八鲁湾之战发生在1221年9月，是蒙古第一次西征期间的一场重要战役。在此战中，哈拉兹米帝国的苏丹贾拉勒·丁·明布尔努领导的军队在今阿富汗的喀布尔北部的八鲁湾对抗了由成吉思汗统治的蒙古军队。贾拉勒·丁此前在威兰（瓦利扬）附近击败了蒙古国武装部队，激怒了成吉思汗，导致他派遣由希吉·库图库指挥的3万人部队前来。在两天的战斗中，蒙古军队遭到摧毁。这场战役的结果导致了包括梅尔夫和赫拉特在内的几座城市起义，这些城市之前曾投降并接受蒙古统治。成吉思汗随后前往与贾拉勒·丁作战，后者在战后因战利品分配引发的争执导致一半的部队因叛逃而损失，被迫撤退至加兹尼准备撤往印度。成吉思汗在贾拉勒·丁准备过印度河时拦截了他的军队，在随后的战斗中，他失去了军队、财宝和家人，但最终幸存下来，在旁遮普省和信德省建立了一个势力基地。

成吉思汗入侵哈拉兹米帝国是为了报复蒙古商队在奥特拉尔被杀以及沙阿阿拉·丁·穆罕默德二世拒绝追究奥特拉尔总督罪行的事件。成吉思汗指挥着一个训练有素、纪律严明、经过实战考验的15万至20万士兵的军队，主要是蒙古族和其他盟友部落，他们在战争方法上训练有素。军队还包括一支中原地区攻城工程师团。成吉思汗是一位有魅力、经验丰富的领袖，他的儿子札赤、孛儿只斤·察合台、孛儿只斤·窝阔台和孛儿只斤·拖雷都是优秀的将军，他还有像哲别和速不台这样的杰出将领，擅长灵活和创新的战术运用。穆罕默德二世可能能动员2万至4万人的雇佣军，但他的土耳其士兵纪律不佳，土耳其人、伊朗人、阿拉伯人和阿富汗人之间缺乏团结。沙阿对他的康克里土耳其部队和指挥官的不信任意味着他只能在有利条件下以人数优势提供战斗。他采取了一种基于设防城市的深度防御策略，并在包括奥特拉尔、布哈拉、巴纳卡特和撒马尔罕在内的各个城市驻扎了老练士兵，相信蒙古族对围攻战术的不熟悉和对地形的陌生将延缓他们的进展，并给他提供机会主动发起战斗。他计划在阿姆河附近的凯利夫筹集新军，然后在特兰斯奥克西亚打击蒙古人，或者通过阻止蒙古人过河来保卫阿姆河屏障，如果需要的话撤退至加兹尼，然后撤往印度。

成吉思汗于1219年9月率领整个野战军围攻了奥特拉尔。过了一段时间，他分开军队，派遣长子札赤率领一支部队沿着斯尔河前进，另一支部队前往巴纳卡特。成吉思汗留下察合台汗国和孛儿只斤·窝阔台继续围攻奥特拉尔，自己和孛儿只斤·拖雷穿过克孜勒库姆沙漠袭击了布哈拉，该城在1220年2月陷落，随后在1220年3月攻占了撒马尔罕。巴纳卡特也被占领，奥特拉尔在1220年4月陷落，来自巴纳卡特和奥特拉尔的蒙古军队在纳萨夫附近与成吉思汗会合，他们在那里度过了1220年夏季，休整军队和马匹。札赤在1220年4月已经占领了斯尔河沿岸的所有城镇，包括锡格纳克和真德，然后扎营在基普恰克草原上。成吉思汗派遣由哲别、速不台和自己女婿托哈察率领的3万至4万人部队追捕沙阿。

特兰斯奥克西亚的迅速陷落使穆罕默德二世感到不安，他开始与贾拉勒·丁一起向西撤退。他曾在尼沙普然停留一段时间，但当哲别和速不台率领的蒙古军队越过阿姆河时，沙阿穿过波斯，然后假装前往巴格达，最终在里海的一个岛上找到庇护，于1220年12月去世，任命贾拉勒·丁为继承人。蒙古军队洗劫了几座城市，包括扎韦、库尚、图斯、卡兹温和阿尔达比勒，然后在穆罕荷斯蒂普度过了冬季。

贾拉勒·丁需要一支军队来对抗蒙古族。苏丹前往古尔干吉，据说那里驻扎着9万人的军队，但城市官员更倾向于他的兄弟乌兹拉克·沙为苏丹。在发现有人图谋暗杀他后，苏丹率领300名骑兵穿越卡拉库姆沙漠，经过16天的行程，击败了尼萨附近的一支蒙古军队，抵达尼沙普然。贾拉勒·丁本打算在尼沙普尔筹集一支军队，但在蒙古人意外到来时放弃了这座城市。蒙古人追击苏丹穿过库斯坦，但贾拉勒·丁设法躲过敌人，抵达博斯特。在那里，由他的舅父阿敏·马利克指挥的1万名土耳其人军队加入他，苏丹在击退了一支来自坎哈尔的蒙古军队的三天战斗后抵达加兹尼。

当时成吉思汗和孛儿只斤·拖雷率军南下，先后攻占了黑沙（今乌兹别克斯坦的长儿施）、忒耳迷（今乌兹别克斯坦的贴尔美兹）和巴里黑。拖雷带领一支由一万人组成的精锐部队，由巴里黑出发，向霍拉桑省诸州进军。成吉思汗转向塔里寒，凭借天险拒守的将士们顽强抵抗了七个月，直到拖雷率大军增援，塔里寒才被攻破。

当成吉思汗父子扫荡呼罗珊诸州时，札兰丁在他所在的哥疾宁收集军队企图反攻。他集聚了来自各方的军队共十万余人，势力大增，遂进驻八鲁湾（今阿富汗喀布尔之北），并歼灭了由贴格出统帅的千人先锋队，成吉思汗得知此消息后，在塔里寒派遣大断事官失吉忽都忽率三万骑兵去攻打札兰丁。

当双方列阵于八鲁湾战场，由于蒙古军的人数少，失吉忽都忽连夜让每个骑兵的马背上绑一个画毡做的假人。第二天札兰丁军士看到敌人突然增加了许多，以为援军已到，便想逃跑。札兰丁坚决制止了可能发生的溃乱，大声命令：“还是我们的军队人多，从左右两面包抄过去！”于是鼓声大作，札兰丁率军冲出，企图将蒙古军包围在中央。失吉忽都忽挥兵抵抗，眼看就要被包围，只好撤军。但是地面凹凸不平，有许多坑洞，加上蒙军列阵于峡谷之中，兵力无法展开，在密集的箭雨中，蒙古军纷纷落马，死伤惨重。

八鲁湾之战，是蒙古第一次西征以来遭受的最大的一次失败，三万蒙古骑兵仅余数百人。这场战役被认为是一场重要的战役，因为它被视为哈拉兹米人的复兴，也是蒙古族对哈拉兹米人的首次重大失败。中世纪当代穆斯林账目都对这场胜利赞扬有加。根据拉希德·阿丁·哈马达尼的记载，成吉思汗亲自参观了战场和阵亡的蒙古士兵，并对希吉·库图库说：“你不知道战斗的地点，你们两个都有错。”在八鲁湾之战的消息传遍帝国后，哈拉兹米人开始发动叛乱。受到贾拉勒·丁连续击败蒙古国武装部队的启发，库什·特金·帕赫拉万在梅尔夫发动叛乱并成功夺取了城市，随后成功进攻了布哈拉。赫拉特的人民也起义并推翻了蒙古的附庸领导。一位名叫穆罕默德·马尔加尼的叛乱领袖两次袭击了成吉思汗在巴格兰的营地，并带着战利品返回。作为回应，成吉思汗派遣了一支由孛儿只斤·窝阔台领导的大军返回加兹尼。八鲁湾之战在阿富汗、土库曼斯坦和伊朗产生了严重后果，因为蒙古族无敌的幻象被打破。那些曾经和平投降的城市纷纷起义，迫使成吉思汗和他的儿子孛儿只斤·拖雷花费额外的时间镇压叛乱。成吉思汗任命耶律阿海恢复蒙古在撒马尔罕和布哈拉的主权；他设法在1223年恢复了这些城市的秩序。