返回家園不久，成吉思汗接受了另外兩個定居民族畏兀兒人和哈剌魯人的投降。然而，這次，他們的降服是自願而不是被迫的。畏兀兒人長期作為哈剌契丹王國（以準噶爾地區和斜米列奇為中心）的屬民，在他們宗主的壓迫統治下，多年來已變得越來越不滿。1209年，畏兀兒人在忍無可忍的情況下發動了叛亂，殺死了駐在他們首都的殘無人道的哈剌契丹政府官員。為了尋求蒙古人的保護，畏兀兒君主巴而術阿而忒的斤立即向成吉思汗表達了忠誠和服從。後者很高興，命令巴而術帶著適當的貢品親自來蒙古宮廷。因為成吉思汗正在進攻黨項，耽擱一段時間後，畏兀兒君主終於有機會在1211年春天到克魯倫河畔朝覲了成吉思汗。作為第一個自願加入帝國的定居國家君主，巴而術被認作成吉思汗名義上的“第五子”，而且排在歸順諸國國王的首位。排在第二位的是哈剌魯人阿兒思蘭汗，他是伊犁河穀的一座城市海押立的君主，他的入覲在巴而術之後。與畏兀兒人相似，阿兒思蘭汗當機會來臨時，擺脫了哈剌契丹的統治，自願更換了主人。
二者都向蒙古軍隊貢獻了附屬軍隊，但重要的是，為數眾多與文明發達的畏兀兒人為他們的新主人提供了一批熟練的行政管理和辦事人員，他們曾被成吉思汗和他的繼承者們所重用。蒙古人對畏兀兒人這種性質的服務的嚴重依賴導致了蒙古人在官職設置、財政製度和政治原則上大受突厥影響。
進攻金朝
?蒙古人的下一個對手金朝，擁有一支龐大的和訓練有素的軍隊，但他們對軍隊的需求也是極為廣泛的。在西部，他們卷入與黨項人的邊界戰爭；而在南部，他們麵臨著南宋，後者從未放棄重新占領北方的企圖。就在1206—1208年間，金宋發生了衝突，雖然金朝獲勝，但它南部的邊界安全仍是一個需要關注的焦點。完全了解了金軍的部署後，成吉思汗於1210年對他的敵人采取了第一個敵對步驟，即與金廷斷絕了朝貢關係，大約從1195年開始。然而，他推遲了軍隊的實際進攻，直到次年征服了西夏。沒有了其他的直接敵人，現在成吉思汗能夠集中力量進攻他最強大的近鄰金朝了。蒙古軍隊於當年年初從克魯倫河出發，春季到達了汪古部領地，他們利用那裏作為即將發起的入侵的出發地。全軍的中路軍和左翼即東翼軍由成吉思汗率領，沿金朝北部邊界攻占了許多城堡，其中包括通往首都中都（今北京）大門的關鍵要塞居庸關。金廷向他們遭到威脅的邊界派出了大批援軍。但他們在北上途中被各個擊潰。金朝的防禦由於這些失敗而如此混亂不堪，以至於蒙古軍隊的小分隊能夠抵達並掠奪中都的近郊地區。同時，蒙古軍隊的右翼即西翼軍在成吉思汗的兒子們率領下在西麵進入山西，攻陷了一些城市，蹂躪了農村，更重要的是牽製了敵軍。當1212年初撤退的命令下達後，兩麵的蒙古軍隊撤回北方，放棄了即使不是全部也是大部分他們所占領的金朝領土。所有能掌握的資料均表明，1211年的戰爭的直接目的在於掠取戰利品和獲得情報，而不是獲取土地。
金朝軍隊迅速重新占據了他們的邊界地區，以準備迎戰下一次進攻。1212年秋季，蒙古人返回來，又開始進攻女真人的外圍守軍。諸要塞如居庸關再一次被攻克，而且這是在1213年，成吉思汗把任務交給其附屬部隊後完成的。一旦邊界防線被突破，蒙古人即迅速向南推進，比以前更加深入金朝疆土。他們到達黃河北部的農耕地區對，軍隊被分成了三部分，分別破壞山東、河北和山西。一些城市被占領並遭到劫掠，但通常蒙古人把注意力集中在開闊的農村，無論何時，隻要有可能的話，他們都繞開堅固的據點。到1213年末，蒙古軍隊已嚴重破壞了金朝的心髒地帶，開始撤回北方。但是這次他們保留了對所有重要邊界通道的控製，並留下一支軍隊包圍中都以進行封鎖。包圍城市的努力被證明是不成功的，但是驚恐的金朝皇帝不得不遣使求和。他向蒙古人提供了許多貢品——金、絲和馬——作為結束敵對狀態的回報。蒙古人接受了這些條件，並且按約於1214年春天解除封鎖。金廷由於這次經曆而失魂落魄，他們利用這次解圍的機會撤離中都，轉到開封；1214年夏季，他們以開封作為新都。
當成吉思汗在秋末得到金朝皇室逃離的消息後，他立即下令他的軍隊返回不久前包圍過的城市。由於守軍的頑強抵抗，通過猛烈攻擊占領中都的企圖沒有成功。最後，成吉思汗於1215年一月來到中都戰場，親自指揮進攻。當蒙古人顯然已阻擋住金朝的援兵時，守城軍隊的士氣開始瓦解，這座城市於五月底向圍攻軍隊投降。在被占領後的幾個星期內，都城被有計劃地洗劫而且部分地被大火焚毀。在他的直接軍事目的完成和對大量戰利品進行適當登記後，成吉思汗離開中都回到蒙古，並且在被占領的金朝疆土上留下了守軍。然而，都城的陷落並不是金朝所遭受的惟一嚴重挫折。1212年，蒙古大將哲別橫穿遼河流域，到接近本年年底時，暫時占領了金朝的東都東京（今遼陽）。這座城市的失陷又是一次慘敗，反過來還促成了另一居於東北的民族契丹人的普遍叛亂。自從他們自己的遼王朝在1115年滅亡後，他們一直不願意作金朝的臣民。乘著其對手不斷潰敗的機會，蒙古軍隊於1214年成功地進攻了遼河兩岸的金朝據點。東京於1215年再次被占領，隨後成為契丹叛亂首領耶律留哥的主要根據地，他現在已正式向蒙古稱臣。到下一年為止，女真人故鄉東北的大部分已落入蒙古人之手。如果此時蒙古軍隊集中進攻，也許會使金朝完全崩潰，然而，在西域所發生的事件不久將會使成吉思汗花費近十年的時間率領蒙古軍隊主力向西發動一係列的進攻。
開始西征
蒙古人進入西域開始於1208年，當時，他們組織了一次懲罰性的遠征去對付叛離的蔑兒乞與乃蠻部民組成的聯盟，後者在西蒙古額爾齊斯河上遊建立了一個行動基地。蒙古軍隊摧毀了叛亂，殺死了他們的首領、成吉思汗長期的敵人脫黑脫阿。殘餘的蔑兒乞人逃到畏兀兒領地，後又來到欽察草原，而乃蠻餘部則逃入哈剌契丹即西遼的領地。後一群人的首領是屈出律，他的父親太陽汗在1204年與蒙古人作戰時陣亡。
屈出律逃難時，哈剌契丹王國正忙於與占據西突厥故地和呼羅珊大部分地區（阿富汗和伊朗北部）的一個穆斯林國家花剌子模進行爭鬥。乃蠻首領在一段時間內混水摸魚，最後與哈剌契丹君主結盟。不久，他成為國王主要顧問並且利用這一受信任的職位於1211年攫取了哈剌契丹王國的權力。日趨衰落的西遼帝國在屈出律強有力的領導下迅速得以恢複。他迫使花剌子模沙摩訶末撤回到錫爾河上遊地區，並且於1213年至1214年將其統治權力擴張到了塔裏木盆地占優勢的穆斯林居民那裏。乃蠻篡位者的成功開始引起成吉思汗對西方的注意。正當此時，蒙古統治者在中國取勝的消息傳到了算端摩訶末耳中。1215年，花剌子模沙派出一個外交使團到達中國北部成吉思汗處，以探聽這支東方新生力量的消息。成吉思汗熱誠地歡迎了使團成員，表達了與他的西方鄰邦建立和平關係和商業往來的願望。為了這一目的，成吉思汗派出使團回訪摩訶末，使團於1218年春季到達花剌子模。談判開始了，幾天以後，算端同意簽訂一項與成吉思汗建立和平與友好關係的條約。然而，他們之間的友好關係不久就由於發生在錫爾河上遊的一個花剌子模城市訛答剌的引人注目的事件而突然結束了。
條約簽訂後不久，這座城市的首領顯然得到了算端的默許，殺死了一支蒙古人組織的龐大貿易商隊的成員，奪取了他們的貨物。作為對這一事件的反應，成吉思汗立即派出一名使者前往花剌子模沙，要求懲罰犯罪官員、歸還被沒收的貨物。由於難以確知的原因以及對蒙古人的了解有限，摩訶末斷然拒絕了這些要求，而且輕蔑地處死了成吉思汗的使者。蒙古統治者被這些暴行所激怒，開始準備發動戰爭。在對付他的新敵人之前，成吉思汗不得不完成對其他兩個前線的行動。首先，在北方，森林部落斡亦剌、禿麻和吉利吉思的叛亂不容忽視。叛亂開始於1217年而且不斷擴散，直到1218～1219年冬天，術赤率領蒙古軍隊的右翼才到達南西伯利亞並迅速平定了叛亂。其次，在東突厥斯坦必須清除屈出律與哈剌契丹。這一地區的進攻在哲別的領導下開始於1216年，他受命毫不拖延地解決乃蠻人，並成功地完成了這項使命。到1218年底，屈出律被殺，通向花剌子模地區的哈剌契丹領土也被蒙古軍隊所占領。
通往西方的交通路線既已安全，成吉思汗隨即沿額爾齊斯河集結起一支龐大的軍隊。由蒙古正規兵和從屬國征集的大批附屬部隊組成的大軍於1219年夏天向花剌子模進發。主力軍在成吉思汗的率領下向錫爾河南部敵人的人口中心區進發，而一支掩護部隊則在術赤的率領下進入錫爾河北麵的草原地帶，在那裏與那些和花剌子模統治家族關係非常密切的遊牧部落欽察和康裏交戰。摩訶末與他的將領們的建議相反，並沒有與入侵者在開闊地帶交戰，而是用他數量上勝過蒙古人的軍隊去守衛王國的各重要城市。雖然這些決定或許葬送了他獲勝的任何機會，但還是迫使蒙古人陷入了一係列費時的和破壞性的圍城戰。訛答剌、花剌子模、也裏和撒麻耳幹的陷落都是特別的流血事件，在那兒，蒙古人驅使解除武裝的戰俘衝向嚴密防守的城牆，為他們的攻擊部隊提供“人障”。而且，一些曾被攻陷的城市起來反抗他們的新主人並被重新征服後，又擴大了屠殺的範圍。在這些城市中，野蠻的報複行為正式以集體處決的方式降臨於人們身上。當摩訶末得知他的戰略失敗後，驚慌失措地逃到了裏海中的一個島嶼上，他於1211年前後死在那裏。他的兒子與繼承人劄蘭丁用他所支配的少量軍隊繼續進行不懈的抵抗。為了追趕強有力與勁頭十足的劄蘭丁，一支蒙古分遣部隊追蹤他，從伊朗北部穿過阿富汗斯坦進入了印度，然後又回到伊朗和哲兒拜占。雖然在蒙古人的打擊下，劄蘭丁總是能設法逃脫追捕，但是英勇頑強並不能長久地拖延花剌子模國的滅亡。到1223年，突厥斯坦和呼羅珊已被征服，蒙古守軍和鎮守者（達魯花赤）被安排在所有的城市。盡管劄蘭丁的事業已毫無希望，但他拒絕投降，仍繼續他徒勞無益的抗戰，直到1231年他死於曲兒忒匪徒之手。
隨著花剌子模境內有組織的抵抗結束，蒙古人開始著手準備他們下一步的一係列遠征。速不台和哲別這時正在與穀兒隻和哲兒拜占作戰，他們請求允許他們越過高加索山去進攻欽察人，成吉思汗立即答應了。這樣，在1221年，速不台發動了對歐亞草原西部的著名遠征，或者更確切地說是武力偵察。他率領著由三個萬戶組成的一支軍隊進入了南俄羅斯草原。1223年春末，他在喀剌喀河（一條流進黑海的小河）戰役中擊敗了斡羅斯諸王公和西部欽察人組成的聯軍。接著，速不台向西武力搜索斡羅斯諸公國直到第聶伯河，而後才折回向東，在與伏爾加地區的不裏阿耳進行了一次短暫交鋒後，於1224年返回蒙古西部。獲得必要的情報後，術赤受命發動一次後續戰爭以使西部草原納入蒙古版圖。
成吉思汗在此同時從突厥斯坦撤出了他的大部分軍隊，1224年夏季他到達額爾齊斯河，1225年春季到達蒙古中部。回到家鄉後，他計劃發動另一次戰役：1223年黨項君主在沒有通告的情況下，撤回了他支持蒙古對金戰爭的軍隊。蒙古統治者決心嚴懲這一不忠行為。當成吉思汗在1215年底或1216年初到達克魯倫河時，蒙古對金的進攻暫時減少了，但並沒有停止。成吉思汗最能幹和最受信任的將領之一木華黎繼續努力清除遼河流域的女真軍隊，1216年他完成了這項任務。在占領這一地區的主要城市後，木華黎於1217年秋回到蒙古向他的主人報告。出於對他戰績的滿意，成吉思汗賜予他“太師國王”的稱號，並且任命他為統帥，以發動一場新的戰爭去奪取仍在女真人手中的中國北方領土，即太和嶺以南的土地。
木華黎於同一年回到南方，在中都（此時改名為燕京）和西京（今大同）建立起軍事指揮機構。他控製下的軍隊包括蒙古左翼軍的2.3萬人，擴編的由7.7萬名漢人、女真人和契丹人組成的附屬軍隊。後者在與金朝戰爭的早期，不是投降就是叛逃到蒙古人一方。蒙古人在政策上鼓勵和獎賞這些背叛，而且效果令人滿意，大量金軍指揮官，特別是那些非女真族的指揮官，帶著他們整個的軍隊投奔過來。正是這些起關鍵作用的附屬軍隊的擴充，占去了木華黎可使用軍隊的3/4。這使蒙古人甚至在占他們軍隊大部分的中軍和右翼軍從中國北部撤出進行西征後，也還能對金朝保持不斷的壓力。
在新戰役的初期，木華黎從中都和西京發動了一場三路的攻勢，企圖從金朝手中奪取山西、河北和山東。率領中軍主力推進到河北的木華黎，不久就遇到強烈的抵抗。他不得不用直接進攻的方式奪取城市，這使雙方都損失慘重。而有時花費這樣高的代價所奪取的城市又失掉了，不得不再次攻取。雖然進展非常困難，但木華黎仍緩慢推進。到1218年，在留下金朝叛將張柔鞏固蒙古人在河北的戰果後，木華黎又將注意力轉向山西。
太原位於山西西北部，是金朝西北麵的戰略堡壘。在太原於十月被攻陷後，蒙古人得以穩固地向南推進。到1219年底，隻有山西最南麵的狹長地帶仍在蒙古人的控製之外。木華黎於是又回到河北中部，並在1220年的夏秋兩季接受了金朝控製下的殘餘城市。包括大名要塞的投降。此後，他推進到山東西部，於十月未經戰鬥而占領了重要城市濟南。由於金朝在南方的錯誤軍事卷入，使1220年蒙古人進展順利成為可能。1217年，在與蒙古人戰鬥的間歇期間，金朝皇帝愚蠢地同意對宋開戰，因為三年前宋朝中止了對金廷的朝貢。從1217年到1224年，每年由金朝發動的一係列進犯雖然常常在局部獲得成功，但他們從未獲得絕對勝利。宋朝盡管在開始時遭受挫折，但仍拒絕談判，他們繼續抵抗，在1219年夏天甚至在漢水流域一度設法擊潰了金軍主力。