依据蒙哥汗的命令，旭烈兀集结了五分之一的帝国军队。同年，旭烈兀的先锋怯的不花带领先头部队出发西征。次年（即1253年），旭烈兀率领主力部队渡过阿姆河。他的军队经历的主要战斗包括：对伊朗南部卢尔人的征服；消灭阿萨辛派；灭亡巴格达的阿拔斯王朝；摧毁叙利亚的阿尤布国家；以及最后，对埃及的伯海里系马木留克王朝的作战。
册封为伊儿汗.1256年，蒙哥大汗册封旭烈兀为伊儿汗。旭烈兀所建立的国家正式成为伊儿汗国(1256年-1357年)。
巴格达之战.1257年，旭烈兀