蒙古军在花剌子模境内分为四支行动。其中三支分别往攻锡尔河上、下游北岸的军事要地,成吉思汗本人和幼子拖雷则领军择便利处径渡锡尔河,穿越锡尔河与阿姆河之间的沙漠地区,进围不花刺城。经略锡尔河北岸的诸军大都遭到顽强的抵抗。讹答刺拒守五月,方被窝阔台和察合台完全攻破。忽毡(在今乌兹别克斯坦)守军的卫城之战也异常激烈,以至其统帅骄傲地声称,他的勇敢&ldo;有群星为证&rdo;。除大汗一支以外的其他三路军事行动,在1220年春夏之中相继完成第一阶段的军事部署。
不花剌是东部穆斯林世界最繁荣的学术中心。1220年初春,成吉思汗兵临不花剌。他的&ldo;人马一支接一支抵达,就像大海起伏,绕城扎营&rdo;。围城刚刚开始,不花剌城内的部分守军和大半数居民就趁夜离城逃命。这批花刺子模军队大概想从阿姆河渡河南奔,但遭到蒙古军尾随追击,几乎全军覆没。第二天清晨,不花刺开城门迎降(内堡仍有花剌子模军固守)。耳闻这一系列同时代事件的波斯历史学家志费尼,在他的名著中用强作平淡的语调这样描写成吉思汗进入不花刺的情状:&ldo;他纵马入礼拜五清真寺……其子拖雷下马登上祭坛。成吉思汗问那些在场者,这是否算端的宫殿?他们回答说,这是真主的邸宅。于是,他也下马,踏上祭坛的两三级,喊道:&lso;乡下没有刍秣,把我们的马喂饱!&rso;于是他们打开城内的所有粮仓,动手搬出谷物。他们又把装古兰经的箱子抬到清真寺院子里,把古兰经左右乱扔,拿箱子当马槽用。然后,他们传杯递盏,召城内的歌姬来给他们歌舞,蒙古人放声用他们的调子歌唱。……古兰经的书页在他们自己的足下和马蹄下被踩成烂泥。&rdo;
全体居民都被驱赶到城外举行祈祷的空地上。&ldo;他(指成吉思汗)开始讲话。话中谈到算端的背信弃义。然后他对他们(指不花剌百姓)说出如下一番话:&lso;人们啊,须知你们犯了大罪,而且是你们当中的大人物犯下了这些罪行。如果你们问我:我说这话有何证明?那我说:这因我就是上天之罚的缘故。你们如不曾犯下大罪,上天就不会把我作为惩罚施降给你们。&rso;……尽管没有让他们丢脸出丑,蒙古人却从这些人身上勒索金钱。……每天,当太阳升起时,卫士要把一群名绅带到世界皇帝的朝见殿。&rdo;
成吉思汗自称的&ldo;上天之罚&rdo;,志费尼书中的原文是&ldo;安拉的惩罚&rdo;;译成欧洲文字时,它变成&ldo;上帝之鞭&rdo;。实际上成吉思汗这句话的原意,只可能是指他代表了&ldo;长生天的惩罚&rdo;。
不花剌城区被成吉思汗下令焚毁。除了砖墙结构的大清真寺和几座宫殿,市内房舍都化为灰烬。接着,蒙古军驱迫不花刺人一起去进攻内堡。这是他们惯用的行动方式,即征用作战当地的人力从事运输、造作等辅助性的准军事活动,在攻坚时又把他们用作蒙古军人的肉体盾牌。内堡的康里守军一直抵抗到该堡被完全攻陷,成年男子被屠三万多人,家属和幼小子女全数沦为奴婢。接着,成吉思汗领军,带着从不花剌居民中强行征发的从征队伍,往攻撒马尔干。
作为花刺子模的新都,撒马尔干的防御工事被当时人认为起码能经受几年的进攻。摩诃末在这里屯聚了五六万的守军。但他本人怯于和蒙古人交锋,这时已退至阿姆河以南。成吉思汗与攻克讹答刺后西驰的窝阔台、察合台会师于此。他用了两天时间观察地形,选择攻击的突破口。布阵围攻从抵达后第三天开始。经过两个白天的激烈交战,城中民心已经涣散,遂于第三日献出城区与外堡。蒙古人在拆毁内堡以外的全部城防工事之后,集中兵力猛攻内堡,当天克陷之。三万突厥和康里士兵被赶到城外,按十人、百人分组后分配给蒙古军人看管。至夜,他们遭到集体屠杀,&ldo;为死亡的火焰所焚化&rdo;。河中的两座绿洲名城,就这样成为&ldo;市井半丘坟&rdo;的废墟。
在撒马尔干城下之前,成吉思汗获悉摩诃末已渡阿姆河南逃。因此他抽调精锐,命哲别和速不台率领偏师远指,去追击摩诃末,务必得之而后已。
经过1220年夏季的休整,蒙古主力在入秋后继续采取军事行动。窝阔台、察合台军奉命沿阿姆河西北行,与术赤会师于玉龙杰赤城下,去攻克这个花剌子模的旧都。成吉思汗与拖雷则由河中西进,逾阿姆河扫荡呼罗珊地区。
成吉思汗三个儿子率领的军队。在玉龙杰赤城下围攻数月不能得手。术赤和察合台互相不服调遣,纠纷日深,只好&ldo;差人来说:&lso;如今俺三人内听谁调遗?&rso;太祖(指成吉思汗)教听窝阔台调遣&rdo;。翌年夏,城克。术赤因为早已将此地视作自己的势力范围,不愿意过分破坏它。但在他两个弟弟的坚持下,蒙古军还是把全城居民赶出城外,从其中挑选出数万名工匠,把余下的人口全数分配给手下将士,对成年男子实行集体屠杀。妇女儿童则被掳为奴婢。蒙古军又决阿姆河堤,灌水入城中,藏匿在城中欲躲避兵祸的居民尽溺死水中,玉龙杰赤这个古代中亚的著名都会从此成为废城。三兄弟把军前掳掠所得全部瓜分,连给父亲的&ldo;分子&rdo;也没有留出,恼得成吉思汗后来&ldo;三日不许三子入见&rdo;。