公元1230年秋，窝阔台即位之后，立即按照成吉思汗遗留的灭金战略发动了对金朝的进攻。窝阔台与拖雷率军渡过黄河，与陕西蒙古军会合，直取风翔（今陕西风翔县）。次年春，蒙古军攻破凤翔，金放弃京兆大片领上，扼守潼关，退保河南。
公元1231年夏，窝阔台采纳拖雷的意见，决定分兵三道进征：窝阔台自统中军．渡河向洛阳进发；斡赤斤以左军由济南进军；拖雷总右军，由宝鸡南下，借道南宋境内，沿汉水达唐、邓，对金朝汴京成包抄之势。约定于次年正月三军会师汴京。
公元1231年秋，窝阔台亲统兵马围攻河中府城（今山西永济西），金兵拼命抵抗，打了两个月，才将城攻破。接着蒙古军由白坡渡河，进屯郑州；金卫州节度使弃城逃到汴京，黄河防线被冲毁。
拖雷率军攻破大散关，攻入汉中，从金州（今陕西安康）东下，取房州、均州，渡过汉水，进入邓州。公元1232年春，拖雷精骑与完颜合达军在钧州（今河南禹县）西北的三峰山大会战。金军35万精锐部队几乎全军覆没。蒙古军攻下钧州，潼关守将也献关投降，河南十余州均被蒙古攻陷。窝阔台与拖雷在钧州会师。公元1232年3月，窝阔台命大将速不台进围汴京，自己与拖雷北返。
速不台围攻汴京，汴京城内一片混乱，入夏后又瘟疫流行，城中乏粮，居民至人相食，满城萧然，死者相枕。公元1233年初，金哀宗由汴京出奔，辗转逃至归德。汴京向蒙军投降。六月，金哀宗从归德逃奔蔡州（今河南汝南），蒙军继续围攻，因军中缺粮，将士困惫，于是要求南宋联合攻蔡，一直受金朝凌辱的南宋感到复仇的机会来了，派出2万军队，送粮30万石，帮助蒙古攻蔡。公元1234年春，宋军攻破南城，蒙古军攻破西城，金哀宗在幽兰轩自缢而死，金国灭亡。
早在公元1215年，金将蒲鲜万奴叛金自立，盘踞辽东。公元1229年，窝阔台即位后，即遣兵进辽东，取盖州、宣城等十余城，金朝辽东行省控制的辽东南部地区尽为蒙古占领。公元1231年，蒙古军侵入高丽，包围王京，高丽王降，至此，辽东只剩下万奴的割据势力。公元1233年二月，窝阔台遣皇子贵由等统军讨伐万奴。九月，蒙古军攻占其都城南京（今吉林延吉市东城子山），占领辽东。
灭金之后，蒙古军队北还休整。宋人没有足够的警惕防范蒙古入侵，反而企图乘机出兵收复三京（西京洛阳、东京开封、南京归德）。公元1234年六月，宋军率军万人至汴京，洛阳也开城迎纳宋师。这时，窝阔台在蒙古诸王大会上已决定大举南侵。塔察儿率军将不堪一击的宋军击溃，迅速收复了洛阳、汴京。窝阔台派使者指责宋朝发兵入洛。公元1235年，蒙古军分两路攻宋。东路军攻陷唐州枣阳，引兵西掠襄阳、邓州等地。
蒙古侵宋的西路军进取四川，由大散关南下，取风州，入兴元（今陕西汉中），陷成都等地。自公元1238年至1241年，蒙古军入蜀破210余城，四川富庶之地惨遭屠掠。
除了南下灭金攻宋以外，公元1235年，窝阔台还召诸王大会，决定征讨钦察、斡罗思等未服诸国，命各支宗室均以长子统率出征军，万户以下各级那颜亦遣长子从征。以拔都（术赤长子）为首，实际统兵作战的主将是速不台。
公元1236年春，蒙古诸王和速不台等率师出发，秋天抵达不里阿耳，与先已在那里的拔都兄弟会合。诸王会商后，各率本部兵征进。蒙古军攻破不里阿耳都城，杀掠之后将此城焚毁。
同年冬，蒙哥率军逼临亦的勒河下游的钦察部。有一钦察首领八赤蛮不肯投降，率部出没于亦的勒河下游密林中，不时袭击蒙古军。公元1237年春，蒙哥得到速不台增援，击败八赤蛮，尽歼钦察军，八赤蛮被擒杀。
公元1237年秋，拔都等诸王召开了一次忽里台大会，决定共同进兵斡罗思。蒙古军先是征服了莫尔多瓦，又围攻也烈赞城，战至第六日城破，城里王公及兵士、居民尽遭屠杀，城市被焚毁。
公元1238年初，蒙古军分兵四出，一个月内连破科罗木纳、莫斯科、罗思托夫等十余城。二月，进围公国首府弗拉基米尔城，蒙古军胁迫被俘的斡罗思人参加攻城，猛攻五日，城破，纵兵抢掠烧杀，避入教堂的大公家属和城中显贵尽被烧死。蒙古军又进攻昔迪河畔的大公军营，将敌军歼灭。斡罗思大公战死。
接着蒙古军兵锋南指，抄掠了斯摩棱斯克、契尔尼果夫等地，并继续略取钦察草原西部地。钦察部长忽滩战败，率余部迁入马札儿（今匈牙利）。公元1239年（嘉熙三年），蒙哥、贵由统兵进入阿速国，用时三个月才攻破其都城蔑怯思，阿速国主杭忽思投降，蒙哥命签其丁壮从军。嘉熙四年春，蒙哥、贵由继续在太和岭（高加索山）北用兵，秋天，窝阔台遣派使者召贵由、蒙哥东归。
拔都率军经略亦的勒河以东诸地，并在钦察草原休养士马。公元1239年（嘉熙三年），遣兵再次进入斡罗思抄掠。第二年秋，拔都亲统大军围攻斡罗思囱都乞瓦。蒙古军攻入城内，纵兵杀掠。随即又攻入伽里赤国，破其都城弗拉基米尔沃沦和境内其他城市。
公元1241年春，蒙古军分兵二路，一路由拜答儿。兀良合台等率领侵入孛烈儿（波兰），一路由拔都兄弟、速不台等率领侵入马札儿（今匈牙利）。蒙古军击败孛烈儿军队，攻入克剌可夫，将其烧毁，然后乘筏渡过奥得河。昔烈西亚侯亨利集结孛烈儿军、日耳曼十字军与条顿骑士团3万人准备迎敌。蒙古军避其锋芒，侧面袭击将其战败，杀死了享利，继而南下攻入莫剌维亚，前往马札儿与拔都会合。
同年三月，拔都率军三路侵入马札儿，进至其都城佩斯（今布达佩斯）城附近，马札儿兵战败，蒙古军拔克佩斯城，尽杀其居民，烧毁城市。直到第二年窝阔台死讯传来，拔都率军东还。
为消灭花剌子模札兰丁及其余部，窝阔台即位后还派绰儿马罕率领3万军队去征讨重兴的花刺子模国。蒙古军急速进兵，于公元1230年冬抵达阿哲儿拜占，札兰丁闻讯，惊慌失措地逃入木干草原。其后一直东躲西窜，最后在迪牙别乞儿（今土耳其东部）的山中，被当地的农夫杀死。
1206年，孛儿只斤·铁木真统一蒙古各部，在斡难河（今鄂嫩河）源头召开库里尔台大会，即蒙古大汗位，号成吉思汗，建国号为“大蒙古国”，结束了漠北长期混战的局面。
1209年~1218年，蒙古人先后征服高昌回鹘与西辽，为其打开了挺进中亚与欧洲的门户。1211年蒙古铁骑进攻金朝，并占领中都，金宣宗被迫迁都开封。
1218年，蒙古为了要消除敌人乃蛮王子屈出律残余势力，于是出兵灭掉被屈出律篡位的西辽政权。成吉思汗后代在此处建立窝阔台汗国。
1219年至1222年，由于花剌子模劫杀蒙古的使者及商团，故成吉思汗兼并花剌子模（今中亚细亚的乌兹别克斯坦、土库曼斯坦一带），攻占多个主要城池。花喇子模统治者摩诃末苏丹逃至里海地区孤岛病死。
1223年，成吉思汗派速不台继续西进，在钦察草原上击败钦察9部联军，在现乌克兰战胜基辅大公，后撤军。
1226年，病危的成吉思汗再次征西夏，次年西夏末帝李睍投降。
1227年，成吉思汗在六盘山病死。此时的蒙古帝国已包括蒙古高原，中国西北、东北和华北部分和中亚、西亚大部。成吉思汗第三子窝阔台继任蒙古大汗。
