昔裏吉率軍前來攻打撒裏蠻，他的軍隊卻投奔了撒裏蠻，昔裏吉被撒裏蠻所俘。
玉木忽兒得知這一情況後，又調集軍隊與撒裏蠻作戰，他的軍隊也同樣倒戈投降，玉木忽兒又作了撒裏蠻的俘虜。於是，撒裏蠻率領著自己的軍隊和俘獲的叛王前去投奔大汗。途中，玉木忽兒以大量珍寶向斡惕赤斤後王行賄，得以中途逃脫。昔裏吉則在撒裏蠻之前到達，大汗沒有接見他，而是將他流放到一個氣候惡劣的海島，後來，他便死在那裏。撒裏蠻則受到了禮遇，大汗賜給了他土地和軍隊，但不久他也死去了。後來，玉木忽兒投奔了術赤後王火你赤，滅裏帖木兒投靠了海都。
昔裏吉等的叛亂打亂了元朝的平叛部署，破壞了元朝在西北地區的控製、經營。使海都乘機得以休養生息和擴充實力。於是，他打回了阿力麻裏，並不時騷擾天山南北。為了遏製海都勢力的東進，忽必烈不得不調整部署。至元十五年，他以虎符授八撒察裏，命他掌別失八裏畏吾城子裏軍站事，以朵魯隻佩金符掌彰八裏軍站事。十六年，四川西道宣慰使、副都元帥劉恩進位都元帥，率蒙古、漢軍戍守斡端，置屯田於甘州。十七年，遣阿老瓦丁率兵戍守斡端，命萬戶綦公直戍守別失八裏，置鎮北庭都護府；在火州置交鈔提舉司。十八年綦公直進駐別失八裏，劉恩進兵斡端，元朝在西北的兵力增至十多萬。以宗王阿隻吉節製。又從 阿隻吉之請，自太和嶺至別失八裏置新站三十，以利於軍情的傳達和物資轉運、供應。劉恩在斡端先敗海都將領玉倫亦撒所率萬人，海都遣八把率眾三萬赴援，劉恩以寡不敵眾撤軍。
十九年（1282），海都得知元軍已平定昔裏吉之亂，乃遣那木罕等回，一方麵謀求和解，一方麵繼續進兵斡端等地。
二十二年（1285），都哇率兵十二萬圍火州。聲言：“阿隻吉、奧魯隻諸王以三十萬之眾，猶不能抗我而自潰，爾敢以孤城當吾鋒乎？”高昌亦都護火赤哈兒的斤率眾固守。叛軍圍城半年之久，城中糧將盡，都哇所部也師老兵疲。於是都哇射書入城，要求亦都護納女講和。他說：“我亦太祖皇帝諸孫，何以不附我？且爾祖嚐尚公主矣。爾能以女與我，我則休兵；不然則急攻爾。”亦都護不得已忍痛將愛女送給都哇，叛軍解圍去。亦都護還鎮火州，駐於哈密力之地。
二十三年（1286），海都再次發動攻勢，綦公直率軍迎擊於馬納思河（今瑪納斯河），追擊浸遠，援軍不繼。海都設伏於洪水山（今新疆呼圖壁縣西南），元軍中計，公直與別失八裏屯田軍總管、懷遠大將軍李進被俘，公直第五子瑗戰死。李進從叛軍行至摻八裏（即彰八裏，今新疆昌吉），遁還。至和州（火州，今新疆吐魯番東南），收散卒三百人，且戰且行，還至京師。海都乘勝再至火州，進攻哈密力，亦都護大戰，力盡而死。同年，忽必烈以伯顏代阿隻吉總兵，以皇孫鐵穆耳撫軍，在別失八裏置元帥府，遣侍衛新附軍屯田戍守。
西北藩王和李璮的叛亂，使忽必烈痛感地方勢力的發展對中央政權威脅之甚。於是，他在平叛的同時也加強了對東道諸王的控製，這就又促成了東道諸王的叛亂。
至元二十四年（1287）三月，斡惕赤斤的後裔乃顏首先發動叛亂，並與海都早有往還。海都擬率軍前來會合，形勢頓趨嚴峻。忽必烈仍以伯顏駐守和林，割斷海都與乃顏的聯係，阻止海都東來，自己則率軍親征乃顏。
他遣博羅歡總探馬赤軍，調集忙兀、兀魯、紮剌亦兒、弘吉剌、亦乞烈思五投下部眾先行。以玉昔帖木兒、李庭分統漢軍扈從北征。
海都、都哇利用東道諸王叛亂的有利時機，也加緊了軍事進犯。二十五年（1288），海都犯邊，元派駙馬昌吉，諸王也隻列（也隻裏），察乞、合丹兩千戶，皆發兵從諸王出伯（術伯）北征。
二十六年（1289），晉王甘麻剌、大將土土哈與海都軍戰於杭海嶺。“敵先據險，諸軍失利”，甘麻剌陷入重圍。“土土哈以其軍直前鏖戰，翼晉王以出”。海都乘勝北上，再次占領和林。和林為漠北重鎮，屯糧所在，掌錢穀出納的和林宣慰使怯伯、同知乃蠻帶、副使八黑鐵兒投叛，元朝政府軍有遭到東西叛軍聯合圍攻的危險，形勢更加危急。七十四歲的老皇帝忽必烈再次親征，他調集安童、伯顏、玉昔帖木兒、李庭等各路蒙古、漢軍扈從。七月，忽必烈出師，海都聞訊遠遁。元軍收複和林，仍以伯顏居守。
二十九年（1292）秋，海都指使明理鐵木兒犯邊，伯顏奉命往討。兩軍相遇於阿撒忽禿嶺，“矢下如雨，眾軍莫敢登，伯顏令之曰：‘汝寒君衣之，汝饑君食之，正欲效力於此時爾。於此不勉，將何以報！’麾諸軍進，後者斬，伯顏先登陷陣，諸軍望風爭奮，大破之”。時明理帖木兒敗走，伯顏以輕騎追擊，斬首二千餘級，俘其眾以歸。