Djengis Khan beleiret Bukhara i 15 dager i 1220. Ifølge Ata-Malik Juvaini nøyde Djengis seg med «en runde med plyndring og nedslakting og gjennomførte ikke noen total massakre» slik han gjorde i Khorasan, selv om det meste av byen brant ned. Han nøyde seg med en moderat løsning fordi befolkningen overga seg uten motstand mens de militære i festningen gjorde motstand. Samtidig som mongolene sendte muslimer fra Sentralasia til det egentlige Kina, sendte de også khitanere fra Kina til Bukhara for å styre den muslimske befolkningen der. De brukte utlendinger for å opprettholde makten over lokalbefolkningen i begge landene. Kinesiske Han-folk ble flyttet til sentralasiatiske områder som Besh Baliq, Almaliq og Samarkand hvor de arbeidet som håndverkere og bønder.