▲部分本文涉及战争路线图
成吉思汗伐金在采消耗战略的同时积极接纳降兵降将，到1217年，降附的契丹、女真、汉人实力已很可观，而西方则有蔑儿乞人及西辽的顾虑，遂决心大举西征。他先是封木华黎为“太师国王”率领一部蒙古军为基干，指挥所有降将，负责继续伐金，至此蒙金战争进入第二阶段——蒙古军进一步由原始掠夺战争转向长久占据、统治被攻下的地区的战略意向；又命朵儿伯镇压秃马惕部，长子术赤攻打吉利吉思诸部，速不台追讨蔑儿乞人，而在速不台这支军队里，有耶律薛阇参战。1218年，成吉思汗在几次使节往来后，向摩诃末派遣了一支450人的商队，结果在讹答剌被城主劫杀，于是派三名使者要求摩诃末交出凶手。摩诃末面对蒙古使者的质问，一方面由于讹答剌城主是秃儿罕太后的亲属，大将权重，一方面自恃国大兵强，于是杀死了正使，羞辱性地烧掉了两名副使的胡子驱逐回去。这样蒙古与花剌子模的战争就无可避免了。
在派出使节的同时，成吉思汗了解到消灭屈出律，占领西辽被摩诃末蚕食后剩余的东部领土（今新疆和田、喀什等地）的时机已到，于是派遣哲别率军出击，哲别利用屈出律在西辽国内的倒行逆施，推出了宗教信仰自由的政策使得西辽举国内附，屈出律在逃亡途中被杀。这一抢先的军事行动，既抑制了摩诃末的东进势头，又为西征扫清了通道，因为一旦西辽剩余领土被花剌子模抢先占领，则蒙古西征将障碍重重，无法长驱直入原西辽西部河中地区。
这时摩诃末听到西辽溃败的消息，便在首都撒麻耳干集兵，打算趁火打劫，瓜分西辽一部分领土，然后进攻蒙古。这时他听说有蔑儿乞部众进入咸海以北的康里境内，便率军取道不花剌，进向毡的以攻击他们。结果到毡的时听说西辽已灭，而且已有一支蒙古军正在追击与屈出律同盟的蔑儿乞人。于是嫌兵少的摩诃末返回撒麻耳干集合了六万人马，再次返回毡的城北追随蒙古军与蔑儿乞人的踪迹。这支蒙古军正是速不台追击蔑儿乞的那支，术赤在征服吉利吉思后，与速不台合兵，成为这支为数仅两万余的军队统帅而让速不台辅佐。他们不久前消灭了蔑儿乞军队，正准备返回营地。摩诃末在接到前哨报告后，追到战场上找到一个伤者，向他询问情况，伤者说：“听到术赤汗逼近的消息，我们匆匆逃走，但昨天在此处被他追上，将我们打得大败，然后带着俘虏离开了。”
于是摩诃末便去偷袭蒙古军的营地，他发现这里只有妇孺和辎重，就突袭了他们，带走了一切战利品。术赤在回师的途中得知了花剌子模军在他们离开后的所作所为，就全速前进并在第二天早晨，敌人离开营地之前赶到了。花剌子模军摆开了战阵，蒙古军避开了战斗，术赤派人前去说明：“成吉思汗没有让我们同算端花剌子模王交战，我们是为了别的事来的！”并提到他的父亲命令他在朝这个方向与算端任何一部军队相遇时都要举止得体，并警告他不要做任何会违反尊重原则的事情。术赤还表示愿意分一些所获得的蔑儿乞人的战利品以犒军平息纷争。
但拥有两三倍于敌军兵力的摩诃末回答说：“如果成吉思汗命令你不要与我交战，那么全能真主会告诉我与你作战，因为这场战斗对我有好处。对我而言，你与屈出律汗之间没有区别，因为你们都是偶像教徒。”于是蒙古军被迫以寡击众。术赤亲自率右翼军攻击花剌子模军的左翼，将其彻底粉碎，接着领兵冲击摩诃末的中军，摩诃末险些被俘。另一方面，摩诃末之子札兰丁率领花剌子模的右翼军，也已经击败了蒙古军的左翼，发现己方中军将被击溃，不得不移师驰救其父，使花剌子模的中军转危为安。可以说这场战争两军的右翼军各自击败对方的左翼军，双方有来有回，理论上说应该都使用了冲击力强悍的重骑兵。
这时术赤的右翼军寡不敌众，多亏耶律薛阇率领千军来搭救，在自身中槊的情况下成功将术赤救出⑥。两军激战至暮，有些人甚至从马背上跳下来，徒步与对手作战，血流成河以致于连马都滑倒了，双方都耗尽了耐性和战斗力，最终不分胜负而罢。这天晚上，蒙古军多燃露营火，以为疑兵。点火以张军势这一战术，1204年成吉思汗本人在统一蒙古时对乃蛮人就用过，当时他让部下每人点起五堆火以恐吓敌军。在火焰的掩护下，全军安然东返，到了天亮时，已离开战场二日行程。当天拂晓，花剌子模军才判明蒙古人已离开营帐，便也返回撒麻耳干。术赤回到了成吉思汗处，报告了所经历之事。成吉思汗对其子的处事感到满意，给予他许多赏赐。同时也了解到，双方的战事是不可避免了，他遂作了布署和准备，把自己的军队装备起来，打算向摩诃末算端的领地发动进攻。
在这场战争中花剌子模军阵亡人数达到两万，蒙古人的勇敢留给摩诃末强烈的印象，他说：“我遇过许多大敌，从未见过这么凶狠的军队。”是以该场遭遇战，使得花剌子模人认可了蒙古人的实力，做出判断——如果和蒙古人正面作战将得不偿失。这应当是可信的。
