康国八年（1141年），激战在萨末鞬以北的卡特万展开。桑贾尔有十万多骑兵，兵力远超西辽，但耶律大石毫不畏惧。两军相望两里许。面对敌方骑兵，耶律大石鼓励将士：“彼军虽多而无谋，攻之，则首尾不顾，我师必胜。”耶律大石指挥若定，分左中右三路军马强攻敌军，迫使桑贾尔军队首尾不顾，全军溃败，桑贾尔本人也向西逃跑。塞尔柱王朝的势力从此退出河中地区。这就是中亚史上著名的卡特万会战。
卡特万会战
卡特万会战是当时决定中亚整个政治格局的一场决定性的战役。西辽确立了在新疆、中亚地区，也就是葱岭东西地区的统治地位，成为中亚霸主。
卡特万会战后，耶律大石的军事力量已空前强大，开始进攻位于阿姆河下游和咸海东南的花剌子模。花剌子模阿里耶愿意效忠耶律大石，每年进贡牲畜和物品。西辽军队从花剌子模撤军。
在失去东部疆土以后，耶律大石奇迹般地又在西部建立起一个可以与原来的辽朝相媲美的新王朝。其疆域东起土拉河，西至咸海，北至巴尔喀什湖，南尽阿姆河、兴都库什山、昆仑山，领土面积远超南宋、西夏。
对高昌回鹘、东喀喇汗国、西喀喇汗国、花剌子模等属国，耶律大石优待它们的国王，让他们因俗而治，自己去管理，拥有充分的主权，而西辽只是派出一名沙黑纳（监临官）监察，收取很少的岁贡。
中亚霸主西辽形势图
在宗教信仰和语言文字上，耶律大石继续采取团结务实和宽容的政策，维护和平局面。契丹人是信仰萨满教的，但耶律大石允许当地的民众信仰伊斯兰教、佛教、景教、犹太教等宗教。他也允许当地居民使用当地的语言文字。这种兼容并蓄的文化包容政策，在西辽统治中亚的七八十年间，形成了文化繁荣。
耶律大石有着深厚的汉文化素养。他的一些文诰就是用汉文颁布的。所铸钱币，用汉文年号和汉族对钱币的称呼。他还将中国的户口赋税制度带到了中亚。
康国十年（1143年），耶律大石逝世，在位近二十年，享年五十七岁，庙号“德宗”。他的一生是如此矛盾、坎坷并富有传奇色彩。他后半生最大的理想就是恢复故国江山，然而，即使他拼尽了所有的才华和力量，即使他已经最强大了，但他始终无法实现夙愿。这是他内心永久的痛。直到临终，他依然只能带着浓浓的乡愁，远远地遥望东方。
