往西部，忽必烈接报后，在辽阳设立行中书省，监视乃颜。乃颜遂于次年四月与其他东道诸王一同起兵反叛，虽然没有得到蒙古本部的支持，但是乃颜仍然能够率军占据潢河（今西拉木伦河）流域，将忠于忽必烈的军队压迫至辽东。五月，忽必烈以玉昔帖木儿和李庭领军，亲自从上都出发，急行军攻打乃颜。六月，两军决战于唿伦贝尔草原。乃颜溃败，向北逃走，不久被抓获处死。乃颜之死标志着蒙古东道诸王势力的衰落。马可·波罗自称参与平定乃颜的战争，根据他的记述，乃颜是景教徒，其军以十字架为旗帜符号。