这时候阿里布哥率斡亦喇部众至和林，详称愿意归顺，发动突然袭击，占领了和林，并发兵南下。忽必烈急召张柔严忠嗣部汉军，并令董文柄率射手千人，塔察尔率军士万人出征。诸王合丹为右军，塔察尔与史天泽等为左军，诸王合必赤为中军，合力进攻。两军相遇于昔木脑儿，塔察尔与合必赤分兵奋战，大破斡亦喇军，北兵溃遁。忽必烈居开平，下令禁止汉地对漠北的物资供应。哈喇和林的饮食，通常是用大车从汉地运来，忽必烈封锁运输后，那里便开始了大饥荒，物价飞涨。于是阿里布哥派使臣赴察哈台汗国征集粮食器械。但使臣被阿鲁忽扣留。
于是阿里布哥率斡亦喇部队进攻阿鲁忽。阿鲁忽战败，退往撒马尔罕。阿里布哥军进驻阿力麻里（今新疆伊犁霍城），大肆焚掠。恰逢阿力麻里饥荒，人民奋起反抗阿里布哥统治。阿里布哥部下多逃至阿尔泰地区玉龙答失。共商归降忽必烈。这时候察哈台汗阿鲁忽整军来攻。阿里布哥处于东西夹击中，众叛亲离，只能向忽必烈投降。
阿里布哥势衰后，忽必烈开始采取措施，打算直接控制中亚。这时，"忽必烈合罕命一支大军前往阿姆河岸，使一切居于这一地区的打算独立的宗王统统从交通线上撤走，这样合罕的使臣可以没有任何一点困难地往返于旭列大王"（《瓦萨夫史》第一卷，哈默·普格斯塔尔德译本，转引《元朝史》下册）。
在忽必烈与阿里布哥激战的时候，高加索正发生着另一场战争。下面我们来说统治波斯的旭烈兀系。和别的支系不同，旭烈兀把自己看做忽必烈统治该地的副手。这时候，旭烈兀要应付来自阿姆河和高加索两方面的威胁。在阿姆河对岸，阿里布哥任命的察哈台汗阿鲁忽正在集结军队。在高加索山脉以北，术赤系的别儿哥也是阿里布哥的支持者。战争首先在高加索展开。旭烈兀大军越过作为双方边界的高加索山隘口打耳班关，进入俄罗斯草原。一直进攻到捷列克河。别尔哥派出大将那海那颜迎击。旭烈兀失败，被迫退回高加索以南。后来，那海那颜又穿过高加索山隘口打耳班关进入旭烈兀系的封地，穿过库拉河，这时候旭烈兀已经去逝，他的继承人阿八哈打败了别儿哥的军队。
旭烈兀系和术赤系的冲突还有另外的原因，就是别儿哥是穆斯林的同情者，而旭烈兀则赞成基督教。当旭烈兀攻占巴格达后，别儿哥公开指责旭烈兀滥杀和平居民，并责备旭烈兀未经和宗王商议就擅自处死了哈里发。随着双方发生冲突，别儿哥和埃及的突厥穆斯林接成了联盟，其实埃及的国王本身就是钦察突厥人，正因为如此也拉近了双方的关系。旭烈兀则与基督教联系密切。旭烈兀的继承者阿八哈甚至娶了东罗马帝国的一位公主为妻。伊尔汗国和英国、法国及罗马教皇，都有频繁的往来。
前面说到阿里布哥帮助阿鲁忽登上察哈台汗国国主的位置，但阿鲁忽背叛了阿里布哥，还扣留了阿里布哥汗的使者，于是阿里布哥汗率领斡亦喇部众打败阿鲁忽，并劫掠了富庶的阿里麻里（伊犁的霍城），阿鲁忽被迫逃往撒马尔罕。阿里不哥在富饶美丽的伊犁河流域的行为是如此野蛮，他蹂躏农村、屠杀他的政敌的所有党徒，以至于发生了饥荒，他自己的一些将领也率军离开了他。阿里不哥看到他的军队陆续瓦解，便设法与阿鲁忽和谈。他使兀鲁忽乃皇后站在他一边。兀鲁忽乃是为抗议她在察会合汗国的统治权被剥夺而来的，于是，阿里不哥委托她和麻速忽·牙刺洼赤带着和平协议到撒麻耳干阿鲁忽处。然而，在撒麻耳干情况发生了戏剧性的转变。兀鲁忽乃一到，阿鲁忽就与她结婚，并任命麻速忽为他的理财大臣。麻速忽的支持产生了不可估量的价值。这位贤明的行政官从不花刺和撒麻耳干征收到大量的钱财，使阿鲁忽和兀鲁忽乃得以募集到一支精军。阿鲁忽后来能够击溃从叶密立领地南下的窝阔台系宗王海都的一次入侵。与此同时，阿里不哥由于缺乏物资，并且又遭到忽必烈和阿鲁忽的东、西夹攻，正如我们已经看到的，他于1264年被迫投降忽必烈。
在蒙哥汗时代，由于察哈台系和窝阔台系反对蒙哥继承汗位，因此他们都受到了惩罚。其中在察哈台系方面，把察哈台系富庶的河中地区划给了支持他的术赤系。阿鲁忽继承察哈台国主后，又把河中地区从术赤系手里夺了回来。
阿鲁忽死（1265或1266年）后，遗孀兀鲁忽乃把她与前夫（哈刺斡忽勒）所生之子木八喇沙扶上王位，他是在河中地区的影响下第一位皈依伊斯兰教的察合台后裔（贾马尔·喀什记载他即位日期是1266年3月）。然而，另一位察合台宗王、木阿秃干之孙八喇从忽必烈那儿获得了札儿里黑，忽必烈为了更好的控制察哈台汗国，任命他与他的堂兄木八喇沙共同执政。八喇一到伊犁河地区，就策动军队叛乱，在忽毡捉住木八喇沙本人（据贾马尔·喀什，此事发生在1266年9 月），夺取了他的王位，把他贬为管理王室狩猎的长官。尽管八喇把他获得的王位归功于忽必烈，但是，不久与忽必烈发生争吵。大汗指定他的使者蒙古台去统治东突厥斯坦。八喇驱逐之，并以自己的一个部属取代之。忽必烈派一支由6千骑兵组成的部队帮助被罢免的蒙古台，但是，八喇以3万军队迎战，迫使忽必烈的骑兵不战而退。八喇还遣军掠夺忽必烈统治下的于阗城。
这时候，忽必烈的真正对手出现了，他就是窝阔台的孙子海都。海都统治着叶密立流域和塔尔巴哈台山地的父系领地。蒙哥汗逝世后，海都依附于阿里布哥，与忽必烈为敌。阿里布哥失败后，海都拒绝归附忽必烈。
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