忽必烈曾派使者召海都與他的親族出席忽裏台貴族會議。忽必烈讓使者傳達說：“其他宗王們全都在這裏，你們為何遲遲不來？我很想彼此見麵，我們一起把所有事情都好好商議，你們將獲得各種恩典返回去”。海都連續三年拒絕赴會，托辭為：“我們的牲畜瘦了，等養肥之後，我就遵命前來”。他還利用所部征伐南宋，擴張自己的地盤和軍隊，繼續和忽必烈為敵。
海都看到，窩闊台兀魯思在阿母河一帶的對手是察合台兀魯思。主要打擊對象是忽必烈。
據說，忽必烈即汗位後，曾派一支軍隊前去阿母河岸控製這一區域的交通線，還派使臣到不花剌城清查戶口。察合台兀魯思的君主阿魯忽、八剌又因支持大汗忽必烈而獲得了東自阿爾泰山、西到阿母的防守權，並允許擴張實力與領土。恰值此時，術赤兀魯思和察合台兀魯思為爭奪訛打剌等地發生嚴重衝突。於是，海都果斷決定與術赤兀魯思結成聯盟，一起對付察合台兀魯思和背後的大汗忽必烈。對海都而言，這也是在大汗忽必烈無力西顧與成吉思汗諸子兀魯思並立西域的複雜形勢下，壯大發展自己的最好辦法。
1264 年，察合台兀魯思君主阿魯忽去世，木八剌沙繼任兀魯思君主。忽必烈又派遣察合台係的另一位宗王八剌回來和木八剌沙共同執掌兀魯思。八剌憑借長期供職於忽必烈處所取得的信任和自己的權謀，發動兵變，廢黜了木八剌沙，自己登上了君主寶座，然後遵照忽必烈汗的旨意，率兵攻打海都。
雙方在忽闡河（今錫爾河）畔作戰，海都先失利，後獲得術赤兀魯思新君主蒙哥帖木兒所遣別兒哥察兒五萬軍隊的援助，大敗八剌，迫使其向西退回阿母河以北的地區。
海都在軍事上節節勝利，預感到八剌一定要在河中最富庶的撒麻耳幹與不花剌二城大肆搜刮，籌集軍資。而這二城的居民當時分屬於術赤係與拖雷係，察合台係與窩闊台係都沒有領屬民份額。為讓八剌造成強行獨霸河中撒麻耳幹和不花剌二城利益的事實，海都積極倡導同八剌議和。他的意見得到術赤係宗王和窩闊
台後王欽察等人的支持。欽察還自報奮勇，去說服八剌。
八剌鑒於自己的領地勢力範圍狹小與兵敗後的不利形勢，果然接受海都的意見，而將忽必烈汗命令他與海都對抗的旨意完全拋在腦後。
1269 年春，海都、八剌與術赤兀魯思君主蒙哥帖木兒的代表別兒哥察兒三方在塔剌思草原舉行了八天聚會。這便是有名的塔剌思會議。
這次聚會議定：三方的軍隊遠離阿母河以北的農耕區，移至草原或山區；三方分享阿母河以北地區（河中地區）的賦稅，八剌可享有三分之二，海都與蒙哥帖木兒享有其餘三分之一；三方都約定再也不發生戰爭。
塔剌思會議是一次沒有大汗忽必烈參加與同意的西北諸王瓜分河中的行動，重新劃分了海都、八剌與蒙哥帖木兒三方在中亞的勢力範圍，或否定了大汗在該地區的實際權威與利益。這次會議意味著蒙古帝國事實上分裂為若幹相對獨立的小汗國，而忽必烈汗則開始被他們視作黃金家族的總代表和名義上的盟主。
可以說，海都應是這次會議的最大贏家，他不僅成功地把和術赤後王的聯盟擴大到察合台係，而且讓與會三方諸王一致將矛頭對準了拖雷係及忽必烈。這樣，海都在西北諸王與忽必烈對抗陣營中確立了領袖地位，為今後海都成為河中、突厥斯坦的霸主，成為忽必烈大汗最有力的挑戰者鋪平了道路。
針對這種情況，忽必烈說：“朕以宗室之情，惟當懷之以德，其選謹足任大事者往使焉”。經過朝臣舉薦與忽必烈親自召見挑選，選定術赤位下王府宿衛鐵連為大汗使者，多次派遣鐵連出使術赤兀魯思君主蒙哥帖木兒處，傳達忽必烈的諭旨，想得到他的幫助。但是效果並不顯著。蒙哥帖木兒雖作過“祖宗有訓，叛者人得誅之。如通好不從，舉師以行天罰，我即外應掩襲，剿絕不難矣”這樣的承諾，但隻是表麵上順從的搪塞之辭，並沒有真正反對海都之意。海都“兵繁而銳”與忽必烈汗在阿母河一帶失控的局麵，一直都沒有改變。
大約在塔剌思會議之後，海都等西北藩王曾遣使者質問忽必烈：“本朝舊俗與漢法異，今留漢地，建都邑城郭，遵用漢法，儀文製度，其故何如？”忽必烈也曾選派西夏人高智耀給以“報聘”答複，但很不理想，高智耀臨行前突然病逝於上都，“報聘”之行未果。述質問，更加顯示出海都為代表的西北藩王和忽必烈在政治法度上的分道揚鑣。
海都和元朝方麵的軍事衝突，是從至元五年（1268 年）開始的。那時候，
海都率兵自阿力麻裏東攻依附於蒙哥之子玉龍答失的納鄰部，忽必烈便派遣皇子北平王那木罕帶領左右翼諸王征伐，擊退了海都軍隊。海都所部遠遁二千多裏。
到元八年（1271 年），北平王那木罕所率大軍占據阿力麻裏，並在那裏設立了對付海都的前線統帥部。
為了加強元軍在這一地區的軍事實力，忽必烈慢慢向駐在阿為麻裏的那木罕處運送軍馬等給養。至元十二年（1275 年）春，又下令中書省右丞相安童以樞密院事、行中書省，幫助那木罕總兵治理阿力麻裏。
那木罕是忽必烈嫡幼子，察必皇後所出，地位較高，很受忽必烈器重。在至元三年（1266 年）六月，那木罕已受封北平王，賜第二等金印螭紐。就印章等級而言，那木罕僅次於其兄長燕王真金，而和另一位兄長安西王忙哥剌（忙哥剌當時未封秦王）平起平坐。
按照蒙古幼子守灶習慣，那木罕的出鎮地被安排在漠北，負責“統領太祖四大斡耳朵及軍馬、達達國土”，所肩負的出鎮總兵使命是諸皇子中最重要的。相應地，至元初年那木罕屢屢受賜的白銀、馬匹、牛、羊等，也動輒巨萬，為數甚多。忽必烈甚至一度想立那木罕為皇位繼承人。足見那木罕在忽必烈皇子中的顯赫地位。
那時候，那木罕所率領的軍隊包含了左右翼諸王與眾多蒙古那顏，蒙哥汗之子昔裏吉、蒙哥汗之孫撒裏蠻、阿裏不哥之子玉木忽兒和明裏帖木兒、歲哥都（拖雷庶子）之子脫黑帖木兒、拔掉（拖雷庶子）之孫牙忽都、斡赤斤之孫察剌忽、闊列堅之孫兀魯台等，蒙古那顏猶用安童為長。那木罕及其兄弟闊闊出所管理的忽必烈家族屬民則組成中軍。這些“諸王蕃衛之兵”，有非常巨大的陣容，兵員非常充足，軍事實力較海都方麵占絕對優勢。
在大軍西征之前，忽必烈先派術赤投下官、平陽馬步站達魯花赤鐵連使於海都。後又派必閹赤長、宗正府劄魯忽赤昔班到海都處傳達忽必烈的諭旨，命海都罷兵而設置驛站準備朝覲。海都看到元軍來勢洶洶，難以反抗，隻得口頭答應退軍置驛。
《元史》等史料也留有至元十一年（1274 年）間，元朝方麵在斡端、鴨兒看、沙州北一線設置十五個驛站的記錄。
安童丞相的軍隊已先行襲擊窩闊台後裔禾忽所部軍，盡獲其輜重。海都欲西
逃以避元軍，臨行之前，他對昔班說：殺死你其實很容易，念我父曾受書於你，姑且放你回去，以安童襲擊事奏聞忽必烈汗，不是我的錯。昔班回京後如實奏聞，忽必烈稱讚昔班所奏的真實性。
次年，昔班再次奉使海都，宣諭海都臣服入覲，且有：“苟不從我，爾能敵諸王蕃衛之兵乎”等語。海都此時已通過支持八剌之子篤哇為君主，基本控製了察合台兀魯思，具有強大的勢力。但懾於元朝方麵大兵壓境，隻好用昔裏吉等合謀兵變“畏死不敢”等辭敷衍。
令人難以想到的是，因為安童分配給養不均與拖雷係宗王內部糾紛，居然在阿力麻裏前線發生了昔裏吉叛亂。
到元十二年（1275 年）夏，在一次河濱度夏的行獵中，歲哥都之子脫黑帖木兒與蒙哥汗之子昔裏吉相遇。他們密謀商議：忽必烈汗讓我們深受痛苦，我們把那木罕與安童抓起來交給敵人吧！脫黑帖木兒還同意事成之後擁戴昔裏吉為大汗。他們還派人誘脅撥綽之孫牙忽都，尚未成功。
第二年，軍將八魯渾等率兵逃跑，牙忽都奉那木罕之命阻攔。昔裏吉和脫黑帖木兒趁勢在一天夜裏突然發動兵變，拘捕元軍的統帥那木罕和他的兄弟闊闊出，送至術赤兀魯思君主蒙哥帖木兒那裏。又拘捕安童丞相，送到海都處。
他們遣使對蒙哥帖木兒與海都說：“你們有大德於我們（按，海都等在阿裏不哥與忽必烈爭奪汗位時支持前者），我們沒有忘記，現將企圖攻打你們的忽必烈大罕的宗王和異密們送交給你們；咱們不要互相算計，要聯合起來打退敵人”。
忙哥帖木兒和海都的答複是：“我們很感謝你們，我們正希望你們這樣做，請留駐於原地，因為那裏水草很好”。這便是有名的昔裏吉叛亂。
這次叛亂，來得非常迅猛，一下子使忽必烈在阿力麻裏前線進攻海都的“諸王蕃衛之兵”土崩瓦解，“一軍皆沒”。並且，多數蒙古諸王和士兵在昔裏吉與脫黑帖木兒的率領下，歸向叛軍。
因為昔裏吉、脫黑帖木兒等反叛者人多勢眾，情形緊急，他們與蒙哥帖木兒、海都的利益也未必完全相同，因此，海都隻接納了被俘的安童，且授予官職。他沒有把昔裏吉等收攏過來，合兵一處，而是和其建立起一個反對忽必烈的政治與軍事聯盟。
海都等讓昔裏吉叛軍“留駐於原地”的策略也是非常狡詐的。這就等於讓昔
裏吉叛軍充當反對忽必烈政權的先鋒。而海都則可以退居二線，乘機鞏固在中亞的地盤和勢力，還可以坐觀拖雷後裔自相殘殺，兩敗俱傷，以收漁人之利。後來的事態發展證明：海都的策略是成功的。就結果而言，大部分都如願以償。
昔裏吉和脫黑帖木兒反叛之後，大肆散布他們已與海都、忙哥帖木兒結盟並合兵攻打元朝軍隊的輿論，來壯大自己的聲勢。
至元十四年（1277 年），他們率兵東來，襲擊乞兒吉思地區，元軍方麵的萬戶伯八戰死於謙州。事過不久，昔裏吉叛軍逼近和林，掠取祖宗大耳朵，震動漠北。
更嚴重的是，弘吉剌部隻兒瓦台舉兵響應。隻兒瓦台是弘吉剌部駙馬、萬戶斡羅陳之弟，他的反叛不僅裹脅並殺害兄長斡羅陳，還一度圍攻弘吉剌部夏營地應昌府，忽必烈之女囊加真公主也被圍困。
應昌處於上都和漠北之間的帖裏幹驛道上，距上都約二百裏，是上都的北邊門戶和漠南、漠北間的軍需轉運站。隻兒瓦台在應昌策應叛亂，對元廷統治中心上都和大都無疑構成了嚴重的軍事政治威脅。
二月，忽必烈命令中書省右丞別乞裏迷失率領蒙古軍、漢軍等迅速北上援救，全力打擊這支來自忽必烈麾下蒙古軍團內部的叛變。諸王徹徹都、兀魯兀部脫歡、忙兀部博羅歡、劄剌亦兒部脫歡、欽察人土土哈和苫徹拔都兒、阿速千戶玉哇失及伯答兒、中衛親軍總管移刺元臣、高麗人洪茶丘等都率兵參加了平定隻兒瓦台的軍事行動。可以看出，隻兒瓦台與昔裏吉的裏應外合，對元朝廷威脅甚大，忽必烈為之非常痛恨，幾乎是傾全力迅速平息。
事後，忽必烈下令：“賞甕吉剌所部力戰軍，人五十兩，死事者人百兩，給其家”。這次受封的人，人均白銀很多，表明忽必烈很重視隻兒瓦台叛亂中弘吉剌部眾的背向，因此，給予忠於元廷的弘吉剌部眾特殊的眷顧和酬答。
此後三、四年，應囊加真公主的要求，忽必烈下令後衛侍衛親軍副指揮使移剌元臣率所部長時間鎮守應昌城，以備不虞。
忽必烈又把平宋主帥伯顏緊急調往漠北，率大軍在斡耳寒河、禿兀河一帶擊敗脫黑帖木兒、玉木忽兒的軍隊，昔裏吉等率眾逃往西邊。元軍追還了被掠的祖宗大斡耳朵與那木罕所部屬民。在元軍將領別乞裏迷失等大力攻勢下，昔裏吉與脫黑帖木兒於至元十五年（1278 年）初率軍逃往也兒的失河，襲擊了那裏的八
鄰部屬地。
忽必烈覺察，在征討叛王時蒙古軍因親族關係常常對作戰不利，於是，他一方麵較多投入土土哈等欽察兵員，一方麵故意命令漢軍都元帥劉國傑和左衛親軍都指揮使賈忙古歹，率領左、中、右三衛侍衛親軍精兵萬人戍守漠北，臨出發前，忽必烈囑咐劉國傑說：“征者不力，以其族屬懷顧望爾。卿號陳力，朕視卿如子，當如朕躬行”。且賜給劉國傑“山南安知山北事，不用命者，先斬後奏”的詔諭。
同年十月，劉國傑等所率軍隊在和林之南的亦都山建起了一座名日“宣威軍”的城堡，來做防守之用。隨著大批漢軍及色目軍調來戍守，元朝方麵再次掌控大局。
到元十六年（1279 年）和十七年（1280 年），昔裏吉、脫黑帖木兒等連續兩次率兵東來侵擾杭海山與和林一帶。
元軍將領別乞裏迷失及劉國傑在謙州和按台山以西追擊叛王軍隊，打敗了對方。劉國傑甚至率軍逼近也兒的石河，襲擊叛軍營地，給昔裏吉以致命打擊，而後，脫黑帖、昔裏吉木兒發生內訌。
脫黑帖木兒在謙州附近戰敗，輜重被元軍所掠。脫黑帖木兒向昔裏吉求援，企圖奪回輜重，卻沒有得到回應。脫黑帖木兒對昔裏吉非常怨恨，便慫恿蒙哥汗之孫撒裏蠻自立為新汗，並一度迫使昔裏吉表示臣服。
阿裏不哥長子玉木忽兒拒不承認撒裏蠻的汗位，率軍與脫黑帖木兒對陣。脫黑帖木兒所部陣前倒戈，脫黑帖木兒本人最終被昔裏吉和玉木忽兒殺掉。
於是，昔裏吉汗位恢複。撒裏蠻的軍隊被奪去，本人也要被押解到術赤後王火你赤處。幸而有其餘部落解救，撒裏蠻重整人馬，一度擊敗昔裏吉和玉木忽兒。
頻繁的內訌，削弱了拖雷係叛王的勢力，除了阿裏不哥之子明裏帖木兒投奔海都外，昔裏吉和撒裏蠻都很窮困，先後於至元十九年（1282 年）左右南下歸附了忽必烈汗。撒裏蠻受到忽必烈的厚待，獲賜軍隊與牧地。昔裏吉則被謫居在一座南方的小島上。
昔裏吉叛亂同阿裏不哥之亂有所差異，後者是蒙哥汗去世的情況下兩名皇弟圍繞汗位的角逐，而且又是以忽必烈勝利並完全控製漠北蒙古腹地告終的。昔裏吉叛亂則發生在忽必烈擔任大汗十六年之後，叛亂中昔裏吉和撒裏蠻先後稱汗，且同蒙哥帖木兒、海都主動勾結，貿然挑戰，所以在全體蒙古人中消極影響更重。
此次爆亂發在皇子北平王那木罕及丞相安童為首的元軍阿力麻裏前線大本
營，而且把他們所統率的“諸王蕃衛之兵”都化為灰燼。其結果不僅令元朝方麵對海都的西線軍事攻勢毀於一旦，而且讓嶺北蒙古腹地陷入了曆時六年的叛王侵擾洗劫的災難，攪亂了忽必烈汗對漠北的直接控製，漠北蒙古諸大汗戶陷入一片混亂。
這次叛亂的確讓海都實現了夙願。昔裏吉等拖雷係宗王扮演了進攻忽必烈政權和禍亂蒙古腹地的先鋒，消耗了忽必烈和拖雷係其他宗王的大量軍事力量。對取得平定南宋戰爭勝利的忽必烈，造成了很大的打擊。這次叛亂結束後，昔裏吉和撒裏蠻雖然先後南下歸附，但阿裏不哥幼子明裏帖木兒率領眾多原屬拖雷家族的蒙古軍隊穩定地投靠於海都麾下，加強了叛變勢力。
很多年後，被海都與術赤後王拘留的北平王那木罕、闊闊出及安童，相繼遣送回元廷。噩夢般的昔裏吉叛亂總算結束。但它給忽必烈帶來的傷害是難以撫平的。
這中間有段故事：安童被拘留於叛王海都那裏的時候，曾接受海都委任的官職。安童返回元廷，有人向忽必烈報告。忽必烈大為震怒。幸而護送那木罕、安童東歸的石天麟以“海都實親王，非敵也”等語，幫他說好話，忽必烈才慢慢平息了怒火。
昔裏吉叛亂結束後，僅能算是北邊蒙古叛亂暫時告一段落，更大規模的叛亂還在後麵。難怪忽必烈對此次叛亂的始作俑者昔裏吉耿耿於懷。昔裏吉南下歸降後，忽必烈一直拒絕他，聽任這位皇侄死在謫居的南方海島。
昔裏吉之亂之後，元廷方麵失去了主動攻勢。
上麵所講鐵連奉使歸來曾向忽必烈獻計：“海都兵繁而銳，不宜速戰，來則堅壘待之，去則勿追，則無虞矣，自守既固”。忽必烈也這麼認為。還特意發布敕令：將海都賜給鐵連的皮服，全部用金子裝飾好，以為朝會之禮服。
忽必烈朝中葉以後對海都的方針，大多是依鐵連的意見，以防禦為主。這與其說是忽必烈從諫如流，還不如說是被迫逼。當時海都實力轉強且爭雄漠北的形勢不得已的策略。此外，皇子那木罕被釋放南歸後，其北平王號也改成北安王。
由“平”到“安”字之改，也能透露忽必烈在漠北“攻”、“防”策略的轉換變動。
至元二十四年（1287 年）東道諸王乃顏反叛的時候，曾和海都聯絡，雙方約定東、西夾攻元朝軍。次年六月，海都派大將暗伯、著暖越按台山，進犯葉裏
幹腦兒（今蒙古西部艾裏克湖），被元朝方麵的管軍元帥阿裏帶敗退至元二十六年（1289 年）海都糾集玉木忽兒和明裏帖木兒大舉進犯漠北，先攻占西部的吉兒吉思，又攻到杭海嶺與和林一帶，皇孫甘麻剌率兵迎擊，遭圍困，幸得土土哈相助。北安王那木罕下令和林軍民棄城南撤，宣慰使怯伯等臨陣降敵。由於形勢危急，七月，忽必烈率軍親征，收複了和林。關於元軍和海都在和林一帶的激烈戰鬥，馬可波羅說：
“海都大王征集大軍，兵馬無數。他知道在哈喇和林地方有大可汗的兒子那木罕和長老約翰的兒子佐治……海都大王既征集他所有的兵力以後，率領他的全軍，離開他的國，出發打仗。他們騎著馬前行，很久很久……於是一直走到哈喇和林，那兩位大臣帶著大軍進駐之處。那兩位大臣，大可汗的兒子與長老約翰的兒子的兒子，聽到海都帶領大軍來到他們的國裏，預備與他們開戰，他們並不驚異。更加體現他們的英猛，他們謹慎預備。他們和他們的軍士合起來共有六萬多人。準備完畢，出發前進去抵抗敵人……他們騎馬前進，一直到離海都尚有十邁耳路程的地方，把營壘駐紮得又好又妥當。應該明白，海都大王帶著他的大隊人馬，也駐紮在這同一個平原上麵。兩麵皆休息，盡力地為未來的戰事預備……大可汗的兒子與長老約翰的兒子的兒子到後第三天清早時候，雙方都帶上武器。盡力預備好。越好越妙。似乎兩者在力量方麵不相上下。因為雙方各有六萬人，皆備足武器如弓、箭、刀、錘、盾牌、矛等。每方分作六隊，每隊有一萬馬兵，統帶官都很優秀。兩方都在戰場排好陣伍，預備好了。隻等待罐鼓聲……瓘鼓聲一起，他們就不再耽擱，馬上前進攻打敵人。取弓張弩，互相廝殺，空中飛箭如流星。許多人馬皆受傷倒斃。兩邊喊叫呼號的聲音很高，就是天上打雷也聽不到了……隻要他們有箭，尚且有能戰鬥的人，不停地放射……所有的箭皆放射以後，他們把那些弓藏在筒裏，拿起他們的刀和錘矛互相砍殺。他們用這些刀錘起始用重力打擊，開始了恐怖的凶殺。有的用盡全身的氣力去砍殺，有的受到這重砍，手與臂被砍落了。很多人倒地而死……海都大王做事實在十分勇敢。假如沒有他在場，他的軍隊不隻一次要從戰場逃走，被打敗了。但他出戰如此勇敢，想辦法撫慰他的兵士，使他們振奮，勇武拒敵。在那一方麵，大可汗的兒子與長老約翰的孫子，也非常勇敢。在這徒手搏戰當中，他們展現了他們的勇武……夕陽西下，地下數不清死了多少人。到那時不得已，仗事隻得停止。他們離開戰場，各方都
回到自己的帳幕裏，所有人都很疲倦……第二天早晨，海都大王接到警報，大可汗另派一支大軍，內有無數兵士，來攻打他和逮捕他。他自己說道，這對我們不好，不可再戰了。天一亮，他穿上甲胄，率領所有他的兵士，跨上馬身，出發回到自己國中去了。大可汗的兒子與長老約翰的孫子看見海都大王與所有他的兵卒都已離開，他們不去追他們，因為都很疲倦……”
馬可波羅所說“長老約翰的孫子”佐治，實際是信仰聶斯脫裏教的汪古部駙馬闊裏吉思。這個時候，闊裏吉思剛好在漠北作戰。漢文史書《樞密句容武毅王事略》等處亦雲杭海嶺之役中元軍稍卻，皇孫甘麻剌被圍，土土哈鏖戰掩護有功，甚至受到海都的讚美。親赴北邊的忽必烈特意召見土土哈撫慰道：“昔太祖和其臣之同患難者飲班朱尼河水以記功，今日之事何愧昔人，卿其勉之”。可想得知，馬可波羅描述有很大的真實性，可以與漢文史書記述互相補充。
因為海都越來越頻繁的進犯與侵擾，損害了忽必烈對漠北的統治秩序與部眾的正常生活。對此，忽必烈非常生氣。忽必烈說：如果海都不是他的侄子，那就可以毫無顧忌把他處於極刑了事，當忽必烈得悉安童曾經接受海都的官爵時，勃然大怒，後經石天麟以宗親並非仇敵等語勸說，才算沒加以追究。