已经四分五裂，分为不同的派系。他率领军队在伊朗地区建立了自己的据点，并建立了伊尔汗国，在接下来的八十年里统治伊朗并在此过程中逐渐波斯化。旭烈兀在1258年占领了巴格达，并杀死了阿拔斯王朝的最后一位哈里发。他的部队向西前进，但1260年在巴勒斯坦阿音札鲁特战役中受阻于马木留克。旭烈兀对穆斯林的征战激怒了已皈依伊斯兰教的金帐汗国可汗别儿哥。旭烈兀和别儿哥的矛盾表明蒙古帝国的一体性正在减弱。旭烈兀曾孙合赞（1295–1304）的统治将伊斯兰教确立为伊尔汗国的国教。合赞和他着名的伊朗维齐尔拉施德丁给伊朗带来