成吉思汗十四年(1219年)六月，成吉思汗率領大軍到達新疆阿勒泰地區額爾齊斯河上游，在此舉行了盛大的出征誓師大會。然後，成吉思汗命長子術赤、大將哲別率軍取道畏兀兒、可失哈兒(今新疆喀什市北)，向拔汗那(今烏茲別克斯坦費爾幹納)進軍，從東南方向進攻花剌子模的城市，以吸引摩訶末的注意力。摩訶末果然上當，派主力部隊指向拔汗那，阻擋術赤和哲別的進攻。成吉思汗則乘機率領大軍迅速推進到訛答剌。哲別的部隊靠近拔汗那後，突然揮師南下，沿阿姆河北上，攻打阿姆河沿岸的一些城市。

　　由於西遼的覆滅，蒙古大軍一路向西，如入無人之境，順利地到了訛答剌城下。守將亦納勒術知道蒙古大軍是為報仇而來，所以防守非常嚴密，並多次打退蒙古大軍的進攻。同時，亦納勒術火速派人去向摩訶末稟報軍情。

　　花剌子模國有兩個都城，新都叫撒麻耳幹(蒙古人稱尋思幹或薛迷思幹，今烏茲別克斯坦撒馬爾罕)，位於花剌子模國東部；舊都叫玉龍傑赤(遺址在今土庫曼斯坦烏爾根奇)，位於花剌子模國西北部。國王摩訶末駐在新都，母后禿爾汗駐舊都。除這兩個都城外，還有一個最繁華的城市叫不花剌城，位於新都和舊都的中間，國王摩訶末如今就住在這裡。

　　當時，花剌子模國有軍隊40萬，大部分是突厥人。從數量上看，花剌子模處於絕對優勢，但從戰鬥力上看，卻遠遠不如蒙古的騎兵。摩訶末的戰略部署是：將部分主力部隊分配到新都和舊都，大部分主力駐守在自己所在的不花剌城，以便兩邊策應。他採取的戰術是以守城為主，避免同蒙古騎兵進行野戰。

　　蒙古大軍到達訛答剌之後，成吉思汗又兵分四路：第一路由皇子察合台、窩闊台指揮，攻打訛答剌；第二路由長子術赤指揮，順錫爾河下游北上，攻打花剌子模西北部的城市；第三路由猛將阿剌黑、塔孩等率領，沿錫爾河上游攻佔伯納克特(一作別納客忒，今烏茲別克斯坦塔什干西南)、忽氈(今塔吉克斯坦的苦盞)等城市；第四路由成吉思汗與拖雷率領主力，以速不台為先鋒，渡過錫爾河，穿越基吉爾庫姆大沙漠，直取不花剌(今烏茲別克斯坦布哈拉)，以切斷摩訶末與新、舊兩都之間的聯繫。

　　訛答剌攻守戰是最為激烈的。作為蒙古軍一方來說，一心要為自己的商隊報仇，所以攻得十分勇猛；作為亦納勒術來說，這場戰爭是由於自己引起的，只有誓死保衛訛答剌城，自己才有生存的希望，否則一旦城破，自己肯定死無葬身之地。因此，一方攻得猛烈，一方拼命死守，數月之中不分勝負。蒙古軍有足夠的耐心，他們把訛答剌城牢牢圍住，不斷消耗對方的力量。最後，城內的弓箭全部射完了，連防禦守城的石頭、瓦塊也用完了，經過6個月的圍攻，蒙古軍終於啃下了這塊硬骨頭，作惡多端的亦納勒術被活捉。察合台和窩闊台請示成吉思汗，如何處置亦納勒術，成吉思汗下令，用融化了的銀液灌入亦納勒術的眼睛和耳朵，為自己的商隊和使臣報了仇。

再說成吉思汗和拖雷帶領中路軍秘密渡過錫爾河，越過基吉爾庫姆大沙漠，實施遠距離大縱深穿插迂回，於成吉思汗十五年(1220年)二月出其不意地抵達並包圍了不花剌城。不花剌城分內城和外城，城周圍還有大大小小的許多城堡，應該說是易守難攻。但是，國王摩訶末早被蒙古軍的猛烈攻勢嚇破了膽，並沒有組織有力的防禦戰，自己卻倉皇逃跑了。成吉思汗命令速不台和哲別兩員大將率軍追趕，自己指揮主力攻打不花剌城。