タマル女王死後のグルジアはホラズム・シャー朝の軍による侵入を受けた。モンゴル高原では13世紀初頭にテムジン（チンギス・ハン）がモンゴル帝国を建国し、1220年、ホラズムを征服した。チンギス・ハンの命を受けたスブタイとジェベはホラズムの第7代スルターンムハンマド2世（アラーウッディーン・ムハンマド）を追撃している途上でカフカス地方を通過した。グルジア軍はモンゴル軍と遭遇し、打ち負かされた。翌1221年、スベタイ・ジェベ軍2万がグルジア王国を再び攻撃したが、タマルの子ギオルギ4世は第5回十字軍への支援を取りやめ、それに先立ってアゼルバイジャン・メソポタミアとの同盟を計画したものの不発に終わり、国を挙げて抵抗したが敗北した。この2つの戦いは、キリスト教文明に属する地域がモンゴル軍からの猛攻を受けた最初であった。コトマン川に面したクーナンの戦いでもグルジア・アルメニア軍は壊滅した。ギオルギ4世は3度戦って3度敗れ、緒戦で負った胸の傷がもとで1222年に31歳で死去した。1223年、ギオルギ4世の妹ルスダンがグルジア王位を継承したが、彼女には国政の経験がなかった。女王ルスダンが当時ローマ教皇ホノリウス3世にあてた書簡のなかには、モンゴル人たちをキリスト教徒であるかのようにみなす記述がみえる。それは、彼らがムスリム勢力と激しく戦ったからであったが、やがてそうではないことがしだいに明らかになっていった。モンゴルがカフカスの北へ去ると、いったんインド方面に逃れた第8代スルターンでムハンマド2世の子のジャラールッディーン・メングベルディーが中央アジアに帰還し、1225年以降、アゼルバイジャンとグルジア王国への遠征に乗り出した。1226年、グルジア王国の首都トビリシはかれによって占領され、灰燼に帰した。ジャラールッディーンはこのとき自らを「イスラム世界の防衛者」を称している。1236年にジョチの子バトゥによるヨーロッパ遠征（バトゥの西征）が始まった。チョルマグン率いるモンゴル軍が再びグルジアに侵攻し、ルスダン女王はグルジア西部クタイシへの避難を余儀なくされた。東部で抵抗を続ける貴族の多くは滅ぼされ、残った者はモンゴルに臣従し貢税を支払った。モンゴル軍はリキ地方を越えなかったためグルジア西部の被害は少なく、ルスダンはようやく危機を脱した。その後、女王はローマ教皇グレゴリウス9世に支援を求めたが失敗し、1243年、モンゴル軍3万が常駐するなかグルジアはモンゴルに併合され、その属領となった。モンゴルは、「グルジスタン州」を置き、そこにグルジアと南カフカス全域を管掌させ、グルジア王国の領主たちを通じて間接統治をおこなった。ホラズムやモンゴルの侵入が始まるとザカフカス地方は他の地域から孤立したため、氏族社会のスヴァン族では内部で氏族間抗争が激化した。スヴァン族の住む山麓地方のスヴァネティにモンゴル軍がおとずれることは少なかったが、要塞村は内部抗争のためにさらに軍事性を強め、集落ごとに礼拝堂が建てられるようになった。内部抗争は王族も同様であった。1245年、女王ルスダンが死去した。それに先立って彼女の甥にあたるダヴィド7世ナリンが女王に対し王位を自分に委ねるよう要求していたが、ルスダンは息子のダヴィド6世ウルを王位後継者として認めるようモンゴル帝国にはたらきかけていた。1246年にカラコルムで開かれたモンゴル帝国第3代皇帝グユクの即位式には、皇帝一族、直属軍の首領、モンゴル領中国の軍政・民政における長官、ペルシア総督などに加え、ウラジミール大公のヤロスラフ2世、ルーム・セルジューク朝のスルタンの弟、アルメニア王の代理などをはじめとする周辺諸地域の王侯貴族が集まったが、そのなかにはグルジアの王座を争っていた2人のダヴィドの姿もあった。グユク・ハンは1247年、グルジア王国を東半部と西半部に分け、ダヴィド7世ウルには東部のカルトリを、ダヴィド6世ナリンには西部のイメレティをあたえ、2人を共同王として公認した。ナリンはみずからの国のためにウルに臣従を誓わなければならなくなった。ダヴィド7世ウルは当初モンゴルによるアラムト（現、イラン）攻略に助力するなど親モンゴルの姿勢を鮮明している。1256年、グルジアはモンゴル帝国の差配のもとイルハン朝の支配下に入った。イルハン朝は、トゥルイの子フレグがホラズム地方を根拠に建国したモンゴルの地方政権で、1258年にはアッバース朝を攻撃してバグダードを陥落させた。1259年から1260年にかけて、ダヴィド6世ナリンに率いられたグルジア貴族たちは、モンゴル勢力に叛旗をひるがえし、モンゴル統制下のグルジアから西部のみイメレティ王国として独立することに成功した。ダヴィド7世ウルはナリンの起こした反乱に参加しようとしたが、ゴリ付近の戦闘で敗退し、再度モンゴル支配を受け入れることになった。1261年以降は、コーカサス地方はイルハン朝とサライに都を置くもう一つのモンゴル帝国、すなわち、低地ヴォルガ川地方に成立したジョチ・ウルス（キプチャク・ハン国）との間で引き起こされた一連の紛争の舞台となった。一方、イメレティを制圧しようとしたモンゴル軍は1261年、グルジア南部の要塞占拠を断念してこれをグルジア側に返還、1262年、ダヴィド6世はモンゴルと講和している。こうして東グルジアはイルハン朝の藩属国となったのに対し、西部のイメレティ地方はバグラト朝の傍系のもとにかろうじて独立を保った。東グルジアのデメテル2世はイルハン朝を分断する密計を立てたが、アルグンに対する謀反が疑われて陰謀は頓挫し、処刑された。その後も反モンゴル闘争はダヴィド8世によってつづけられている。遊牧国家であるイルハン朝では税務行政上の首都（マラーガ、タブリーズ、ソルターニーイェと遷る）と重要地点とを結ぶジャムチの制度が整備され、東部の要地トビリシも「シャーフ・ラーフ（王の道）」と称する交通網の一つの終点として重要な役割をになった。グルジアのゴリには重臣トカルの領地、西南グルジアのアルダハン（現、トルコ領）にはフレグの妻の領地があった。ハンは首都には常駐せず、国家の重要行事はむしろ行在所で多くひらかれた。なお、トビリシのメティヒ教会は5世紀創建と伝わるが、中世にあってはシルクロードを往来する隊商が安全を求めて逃げ込む砦の役割も果たしていた。この教会はチョルマカン侵入の際に破壊され、往時の遺構はすべて失われてしまっていたが、1289年にデメテル2世によって再建された。モンゴル支配下では、貢納はきびしかったものの一定の自治はあたえられ、またモンゴル人たちは宗教に対しては概して寛容政策を採用し、イスラームやネストリウス派、ルーシ・グルジアの正教はむしろ民衆統治に役立てられた。これを形容して「パクス・モンゴリカ（パクス・タタリカ）」すなわち「モンゴルの平和」と称することがある。運輸交通上の変革としては、1260年以降、ジェノヴァ共和国とビザンツ皇帝ミカエル8世パレオロゴスとの条約によって黒海にジェノヴァ商船隊が乗り入れが実現した。クリミア半島のフェオドシヤやアブハジアのスフィミは港湾として発展し、そのあいだの黒海沿岸には40ものジェノヴァ商館が設けられた。西欧からカフカス地方にもたらされる商品には木綿、綿、ビロード、絨毯、ヴェネチアン・グラス、石鹸、乳香、塩、生姜、刀剣などがあり、カフカスからの輸出品には塩干魚、イクラ、獣の毛皮、コムギ、蜜蝋、ワイン、果実、木材、「奴隷」などがあった。ジェノヴァ商人とともにローマ・カトリック教会の宣教師も訪れ、トビリシには伝道団常駐の地方本部もあった。モンゴルの支配は長くつづいたが、「光輝王」と呼ばれたギオルギ5世が現れて東西に分裂していたグルジアを再統一し、ようやく1335年にモンゴル勢力を放逐して、事実上の独立を果たした。ただし、翌年の1336年にはトビリシで黒死病（ペスト）が大流行し、王国は大被害をこうむった。また、ギオルギ5世の再統一はイルハン朝の宰相チョバンの助力を得て、グルジアの王統の独立保持に反対する国内の勢力を取り除くことができたためであった。その後もグルジアはモンゴルをその起源とするジャライル朝とチョバン朝の影響下にあった。