當摩訶末撤離阿姆河防線時，其母禿兒罕可敦也撤離首都玉龍傑赤逃往榪桚答而。後來，追擊摩訶末的蒙古軍圍困了她棲身的堡寨，守兵堅持四個月後，因寨中無水出降，禿兒罕可敦也作了蒙古軍的俘虜。
當禿兒罕可敦離開玉龍傑赤時，城內尚有守兵九萬人。1220年夏，忽氈守將帖木兒滅裏兵敗後退入這裏。他整頓了城防，並以此為根據地反攻術赤軍，一度奪回養吉幹。摩訶末死後，新算端劄蘭丁曾自裏海返回故都，但城內的康裏軍素與劄蘭丁不和，他們策劃發動政變殺死他。於是他又撤離這裏開赴呼羅珊，帖木兒滅裏率三百騎與他同行。
玉龍傑赤群龍無首，禿兒罕可敦的族人康裏將領忽馬兒（又作烏馬兒）的斤被擁為算端。1220年秋，西征戰事進入第二階段。成吉思汗派三子術赤、察合台、窩闊台進擊玉龍傑赤。術赤率本部軍自氈的出發，察合台、窩闊台自不花剌進入花剌子模境。蒙古先鋒軍在城外一程之地設下埋伏，派少數將士進至城下，當守軍出城襲擊時，他們迅速撤離，將花剌子模軍引入伏擊圈，殺死守軍一千餘人後退回宿營地。
玉龍傑赤城橫跨阿姆河兩岸。蒙古主力到達後，在城周圍結下環形營壘，一方麵準備攻城的武器和代替石頭的木料，一方麵照例遣人諭降。準備就緒後，他們用火油筒攻城，城內守軍也進行了頑強的抵抗。後來，他們又以三千人奪取連接兩城的橋梁，結果三千人全部被守軍殺死。此後，守軍鬥誌高昂；而蒙古軍卻因術赤與察合台的嚴重不和，導致指揮混亂，號令不一。圍攻玉龍傑赤的戰鬥進行了數月，軍事上卻毫無進展。消息報告到成吉思汗處，他命令由窩闊台擔任全軍統帥，指揮攻城。窩闊台調解了兩位兄長的矛盾，堅定地執行成吉思汗的命令，蒙古軍齊心協力投入戰鬥，終於攻占了這座城市。他們照例將居民驅往城外，將其中的十萬名工匠送到了蒙古本部，婦女和兒童全部成了俘虜，其餘的人則全部遭到殺害。他們在掠奪和洗劫了這座城市後，又決阿姆河水灌城，使花剌子模的都城變成了一片汪洋。
成吉思汗在撒馬爾罕住了一段時間後，就移軍那沙黑不（今烏茲別克斯坦哈爾希）附近草原，休養士馬，等秋高馬肥，他與幼子拖雷便開始了向阿姆河南呼羅珊地區進軍的行動。大軍自那沙黑不經鐵門關（今烏茲別克斯坦沙赫爾夏勃茲南九十公裏拜鬆山中的布茲加勒山口）南下，抵達阿姆河北岸的忒耳迷（今烏茲別克斯坦克爾梅茲）。忒耳迷軍民依靠堅固的城防，充足的裝備，堅持抵抗了十一天。經過激烈的戰鬥，成吉思汗的軍隊終於攻下了這座城市。居民們因進行了抵抗而悉數被殺。然後，他分兵攻略附近城寨，派拖雷進軍呼羅珊，還派出一支軍隊進入巴達哈傷（噴赤河與興都庫什山之間）地區。
這一年，成吉思汗在阿姆河北駐冬。1221年春，他領兵渡過阿姆河，抵達河南重鎮巴裏黑（今阿富汗北部馬紮裏沙裏夫西）城下，城中首領送上禮物歸降。
接著他領兵東向圍攻塔裏寒寨（在今阿富汗木爾加布河上遊之北）。塔裏寒軍民據險固守，蒙古軍與守軍激戰七個月仍未能將其攻下，直至拖雷奉命前來會師，才將堡寨攻克。守堡軍民被殺，城堡、房屋被毀。成吉思汗駐軍塔裏寒。
拖雷奉命出師呼羅珊時，成吉思汗下令從諸軍中各抽調十分之一的勇武之士，由他指揮。呼羅珊地區分為四個城區：巴裏黑、馬魯（今土庫曼斯坦馬裏）、也裏（今阿富汗西北赫拉特）、你沙不爾。拖雷將其軍隊分為三部分，他自統中軍，與左、右兩翼向除由成吉思汗征服的巴裏黑以外的其餘地區發動了全麵進攻。“兩三個月內，拖雷征服了許多城鎮，其人煙如此稠密，以至每個鎮區本身就是一座城池，而且人群洶湧，其每座城鎮都是海洋；整個地區變得像掌心，造反的豪傑就被粉碎在毀滅之掌中”。上述地區在者別、速不台追襲摩訶末時，幾乎都曾經曆過兵燹，但當時，兩將的主要任務是追襲摩訶末，凡不曾抵抗的城池，一律在接受了蒙古軍委派的達魯花赤後，發給了優待文書、詔敕。但是，其中的一些城鎮，在蒙古軍遠離後，相繼起兵反抗。拖雷軍到達後，凡曾經反叛的城鎮，都遭到了又一次洗劫。其中以馬魯、你沙不爾為甚。