1237年秋，各王子一起集会，决定从东北斡罗思 ( 即俄羅斯 ) 乘冬直入，穿过摩尔多瓦人地区。1237年12月，抵達位於今日俄羅斯中部梁贊州、奥卡河中流的也烈赞侯国。蒙古派出使者，要求投降和纳贡：无论高低贵贱，均需缴纳其所有财富之十分之一。里亚赞人拒绝。蒙古军便包围该城，经过五天激战，1237年12月21日，蒙古军攻克苏兹达尔，并焚毁了这座城市。1238年，又进逼莫斯科，摧毁了这一城市。蒙古军对莫斯科的占领不仅完成了对弗拉基米尔公国的侧翼包围，同时也直接威胁包括诺夫哥罗德公国的北部斡罗思全境。该年2月，蒙古军包围弗拉基米尔城，蒙哥亲自率领主力猛攻，于六天后，1238年2月8日攻克。然后又相继攻陷其余城。之后，由孛栾台率领的蒙古大军立即向北推进。3月4日，尤里二世大公率领迎战的军队在錫季河地区被蒙古军全歼。由于担心春天将至，冰雪融解，道路泥泞难行，蒙古军便撤军向南行进。在途经小城科泽利斯克时，蒙古军以为城小易取，发起攻击，却遭到了出乎意料的顽强抵抗，城中军民拼死抵抗，直至最后一批抵抗者都英勇牺牲。蒙古军被阻滞城下长达七个星期，并因此付出了沉重的代价，便撤至顿河下游盆地进行休整。1239年，蒙哥进攻阿速，包围其都城，历时三月之久才攻下（1240年1月）。又向切尔克斯人发起进攻，杀其国王。昔班、不里等部侵入劫掠克里米亚半岛，别儿哥则率军进攻钦察。该年秋，贵由、蒙哥奉诏东还。1240年，蒙古军经过休整后重新西进。入秋后，攻占并摧毁了佩列亚斯拉夫和切尔尼戈夫两座城市，又进逼基辅，蒙古军派使者劝降，但使者被杀。于是蒙军大举进攻，数日后（12月6日）攻克该城，大肆烧杀抢掠，彻底摧毁了整座城市。然后蒙古军继续挥师西进，乌克兰右岸一些低階级的公爵全部臣服于蒙古。