至元八年（1271），忽必烈派皇子北平王那木罕（南木合）駐守阿力麻裏。
十年（1273），尼克拜與海都相攻，元軍又乘機進兵察合台封地。
十一年（1274），元朝在天山南北的別失八裏、斡端（又作忽炭，今新疆和田）、鴨兒看（葉兒羌，今新疆莎車）、沙州（今甘肅敦煌）等處置水陸驛站，加強西北與內地的交通往來，以便及時支援前線。
十二年（1275），叛軍至漠北，圍皇室祖陵，三日不去。八月，忽必烈再命那木罕率諸王鎮守漠北，總領諸軍，命木華黎四世孫、丞相安童輔佐，備禦海都。隨同鎮守的還有諸王闊闊出（忽必烈第八子，那木罕弟），蒙哥的兒子昔裏吉（又作失列吉、習列吉、失列及、失裏吉、昔列吉、昔裏吉、昔裏給——引者注），阿裏不哥的兒子玉木忽兒（又作藥木忽兒、約木忽兒、要木忽兒、要不忽兒、要忽兒、要木忽而、要木忽爾、要術忽爾、藥木忽爾、嶽木忽、嶽木忽而、嶽木忽爾、籰木忽爾——引者注）、滅裏帖木兒（又作明裏帖木兒、明理帖木兒、滅裏鐵木兒、滅裏鐵木爾），大汗諸弟歲哥都的兒子脫黑帖木兒（又作脫脫木兒、脫帖木兒、脫鐵木兒、脫脫木、脫別鐵木）、斡魯忽台（又作兀魯兀台），以及斡惕赤斤的孫子、忽必烈從弟察剌忽（又作劄剌忽）等。但蒙哥和阿裏不哥諸子對忽必烈一向不滿，他們無意討叛，卻千方百計尋找機會脫離他。
十三年（1276），脫黑帖木兒、昔裏吉、玉木忽兒、滅裏帖木兒等相約叛 亂。元將八魯渾、粘閩相應，並率所統兵投奔海都。宗王牙忽都率兵追襲，擒八魯渾。叛亂的主謀脫黑帖木兒以帝位誘惑昔裏吉說：“帝位將歸於你，合罕使我們和我們的父親們受了多少侮辱啊！”“我們把那木罕和安童那顏抓起來交給敵方吧。”於是他們劫持了北平王那木罕、諸王闊闊出、牙忽都和丞相安童，將皇子送往欽察汗忙哥帖木兒處，將安童送給海都，希望借此與海都結成共同反抗忽必烈的聯盟。他們遣使說：“你們有大德於我們，我們對此不忘，現將企圖攻打你們的忽必烈合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。”但海都沒有同他們結盟，卻企圖利用他們在漠北牽製元軍，以減輕本身受到的壓力。他回話說：“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（你們）那裏水草很好。”他們受海都的指使向窩闊台、察合台的斡耳朵進攻，揚言拔都的兒子們、海都和宗王們正帶領大軍從後麵趕來，迫使遊牧於那裏的蒙古部落遷徙。
秋天，昔裏吉等進犯漠北，抄掠諸部，掠祖宗所禦大帳，占領吉利吉思，俘虜益蘭等州斷事官劉好禮。
十四年（1277），叛王分道東進。四月，駐牧應昌（今內蒙古阿巴哈納爾旗東南）的弘吉剌部首領隻兒瓦台（又作隻兒瓦歹、隻裏瓦歹、隻裏瓦帶、隻裏斡台、隻兒瓦台、折兒瓦台）起兵響應，圍忽必烈之女囊加真公主於應昌城中。忽必烈急調諸王伯木兒、徹徹都，中書左丞博羅歡等北上，以伯顏統軍討伐昔裏吉等。博羅歡等在應昌大敗叛軍，擒獲隻兒瓦台。
昔裏吉等越過杭海嶺（今杭愛山），右丞相伯顏與諸王別吉裏迷失、兀魯兀台與欽察將領土土哈（禿禿哈）、阿速將領伯答兒領兵往討。先後與叛王戰於納蘭不剌、禿兀剌河（今土拉河）和斡歡河（今鄂爾渾河）。斡歡河之戰，雙方“夾水而陣，相持終日”，被叛王劫持的諸王牙忽都與土土哈暗通消息，以為內應，從叛軍內部擾亂其陣，伯顏等乘叛軍軍亂，“麾軍為兩隊，掩其不備”，大敗叛軍，土土哈奪回被叛王掠走的祖宗大帳，昔裏吉等潰逃。
十五年（1278），土土哈逾金山，擊敗與叛軍勾結的外剌、寬徹二部，繳獲大量羊馬輜重。昔裏吉敗走也兒的石河，脫黑帖木兒等逃往吉利吉思。這年冬天，元以鎮國上將軍、漢軍都元帥、女真人劉國傑領左、中、右三衛兵，戍守和 林。元朝政府軍又奪回了對漠北地區的控製權。
十六年（1279），脫黑帖木兒領兵南下，襲擊杭海嶺東。元軍主帥別吉裏迷失采納劉國傑的建議，趁其“全軍而來，巢穴空虛”，直搗謙河。大軍迅速占領謙謙州，追其部眾至烏斯。脫黑帖木兒慌忙回軍，大敗於謙河。元軍“俘獲生口畜牧萬計”。次年春，叛軍再次東犯，又被擊敗。
十八年（1281），叛軍內亂。脫黑帖木兒屢被元政府軍擊敗，求援於昔裏吉，後者不應。脫黑帖木兒怨恨昔裏吉，於是他又以帝位煽惑蒙哥的孫子撒裏蠻（蒙哥子玉龍答失之子），玉木忽兒不從，遭到脫黑帖木兒的征討。雙方交戰之際，脫黑帖木兒的軍隊倒戈投奔玉木忽兒，他本人則被玉木忽兒的軍隊俘虜，交到昔裏吉處，被殺。撒裏蠻也不得不投奔昔裏吉，昔裏吉將他送往術赤後王火你赤處。當他們途經撒裏蠻封地時，被撒裏蠻的部眾劫獲，並把護送他的人抓了起來。撒裏蠻帶著自己的軍隊攔截了昔裏吉的輜重隊，並命令將輜重送往大汗處。