天山山口
下面就是具体战役经过。先头部队术赤和哲别会合后，大约两万人进入费尔干纳盆地，开始袭扰花拉子模驻防部队，并穿梭于富裕的村镇和城市之中，这是先头部队获取给养，也是为后续部队创造条件的行动。摩柯末苏丹亲自指挥追击，最终双方在一个高山峡谷中相遇，展开了第一次遭遇战，厮杀声、刀剑声混合在一起，场面非常惨烈。花拉子模损失较为严重，苏丹被迫后撤。
双方首次遭遇
术赤继续向西追击，哲别则率领两千人脱离阻挡他们前进的花拉子模军队迅速南下，出现在阿姆河沿线，从侧翼袭扰撒马尔干和布哈拉城，从背后牵制摩柯末的力量。由于不知道哲别具体兵力，这给摩柯末带来了巨大的威胁，因为撒马尔干和布哈拉是花拉子模最重要的两个城市，这两座城市所组成的防线也是最重要的战略防线。于是摩柯末做出了一下部署：四万大军沿着锡尔河分散开，加强各城市和和战略要塞的驻防力量，三万人防守布哈拉，其余人等随他去防守撒马尔干。
哲别部队的迂回
与此同时，成吉思汗的二儿子察合台和三儿子窝阔台穿过天山北部的山口，出现在了讹答剌城下，围困了城中两万人。五个月后，城池失守，守将海尔汗被注银水而死。
察合台、窝阔台进攻讹答剌城
摩柯末随即在首都附近构建驻防。而此时成吉思汗携小儿子拖雷、大将速不台穿过被认为是死地的克孜勒库姆沙漠，兵峰直指布哈拉，在成吉思汗主力部队的进攻之下，布哈拉沦陷。此时的格局是：术赤在东面持续推进，哲别迂回到了南面，北面是察合台和窝阔台的部队，西面是成吉思汗的主力部队，摩柯末即将面临被包围的危险。成吉思汗推进到撒马尔干城的过程中，摩柯末随即安排逃离，撒马尔干沦陷。成吉思汗派出哲别和速不台带两万人追击摩柯末，同时拖雷率军横扫呼罗珊地区，花拉子模被击败。
成吉思汗主力部队迂回进攻布哈拉和撒马尔干
摩柯末苏丹撤退
蒙军后续的行动
从整个进攻过程中，我们可以看到以下几个重要地方：第一，知己知彼，百战不殆。成吉思汗军队在前进过程中，情报人员往来不绝，各种间谍人员扮演商人混迹于花拉子模城中，调查城市驻防兵力，为成吉思汗做出分兵决策提供了保障。第二，分进合击，重点突破。无论是术赤的东路军、察合台和窝阔台的北路军还是哲别的南路军，实际上都是为了掩护成吉思汗的主力部队的迂回前进，最终拿下了布哈拉和撒马尔干。第三，间接路线，出其不意。成吉思汗越过克孜勒库姆沙漠这件事情大大出乎摩柯末的预料，在花拉子模人看来这是不可能的事情，因为那个沙漠环境太恶劣了。而成吉思汗的部队具有着严明的纪律，而且蒙古人和蒙古马都特别能吃苦，保证了行动的成功。第四是后勤工作做得好。成吉思汗军队在行军前，准备了干肉和奶酪，这种食物易于携带，而且长期不腐，为骑兵不间断地行军提供了物质保障。
蒙古骑兵能够长时间不间断行军
那么摩柯末苏丹输在哪里了呢？第一，骄傲自大导致疏忽大意；第二，分散兵力导致被各个击破；最重要的一点是，国家刚刚建立，内部没有很强的凝聚力，兵力优势并没有得到很好的发挥。说这场战争是偶然，是因为貌似是在一起毫无前兆的外交冲突中引发的，由于海尔汗贪财也好，蒙古人派间谍也罢，最终演变成了一场灭国大战；说它有必然性，是因为亚欧大陆长期处于东西相对隔离状态，蒙古人在亚欧大陆上的征伐战争，实际上打通了东西贸易的大通道，并在一定时期内保证了这条通道的安定，于是形成了古代意义上“全球化”以及一个大市场，这就应了哲学上说的联系的必然性这个原理。同时建立的亚欧大通道也对西方中世纪的异军突起提供了很大程度上的支持，西方人说成吉思汗和蒙古军队是“上帝之鞭”，是来鞭策人们重新建立世界和改造世界的，我想这和我说的必然性也许有一点点相似吧。
