明年，木剌夷酋阿拉哀丁为马三德兰人哈三所剌杀，子兀乃克丁库沙嗣。人咸谓兀乃克丁库沙使哈三弑其父。
是年，旭烈兀进乌鲁克射姆思哀丁至赛而担寒堡，谕其守将降，民不从。旭烈兀进至撒瓦及哈瓦甫之地，命怯的不花、库喀伊而喀等以兵来会，攻库亦斯单附近诸堡。旭烈兀由徒思进至噶尔珊，遣贝克帖木克等谕降库而沙喝，复回军入木剌夷。兀乃克丁库沙遣其弟荫恒沙来见，又使其异母弟伪为己子入质，以甲士三百人卫送之。旭烈兀命兀乃克丁库沙自来，终不至。旭烈兀遂分兵三道而进，期会师于鹿忒巴耳。不花帖木儿将右翼自祃拶答尔进，台古塔儿、怯的不花将左翼自西模囊进，布而嘎脱忽儿向阿剌模忒。旭烈兀自将中军向塔勒耳，直至低帘，捣其巢穴，密杀兀乃克丁库沙所遣之三百人于可疾宁。九月，进薄梅门迭思，兀乃克丁库沙之新都也。诸将以冬寒马无刍秣；请旋师俟来春再举。不花帖木儿不谓然。乃定议炮攻。谕堡民五日出降，逾期则屠杀无噍类。守者登陴告曰：“兀乃克丁库沙不在堡中，不得其命不敢降。”旭烈兀不信，命造冲车，刻日攻城。次曰，兀乃克丁库沙始遣使请降。已而其弟开城先遁，城民大哗，复誓以死守。兀乃克丁库沙又遣使白其事。旭烈兀以甘言抚之，下令亟攻城。城民亦发机弩拒之。是日，风雪，兵士皆冻瘃不能仰攻。翼曰，雪霁，大军复乘势攻之。至第四日，兀乃克丁库沙率其子及将吏出降。旭烈兀厚抚兀乃克丁库沙，命以手书谕低帘、库母斯诸堡撤守备来降，惟阿剌模忒及兰巴撒耳不下。旭烈兀自将攻阿剌模忒，裨将贝而该先登，仍为矢石所却。乃使兀乃克丁库沙以书谕之。城民夜遁，大军入空城，焚其庐舍而去。又至兰巴撒耳。命塔亦儿不台围之。自率诸将返哈马丹。木剌夷平。旭烈兀以木剌夷诸堡险峻，不易下，乃许兀乃克丁库沙不死，使谕降诸堡，故大小五十余堡不烦兵力而定。
明年，旭烈兀议进攻报达，与诸将简料军实，同时大举。初，旭烈兀出师，奉宪宗命尽杀木剌夷人。迨兀乃克丁库沙入觐，旭烈兀下令：无少长男女，咸杀之。是年，报达境内大水，民多饿莩。
又明年，旭烈兀至秋纳维思之地。未几，仍返哈马丹，遣使谕哈里发。事具《报达传》。哈里发问退敌之策于诸将，其低瓦答儿谟牙代丁劝以纳贿行成，凡祈祷之文及铸钱皆用旭烈兀名。哈里发欲从之，其小低瓦答儿哀倍克不从，力请用兵。哈里发遂改计，谓诸将曰：“我与蒙古大汗及旭烈兀素通好，不至相仇，恐其部下所为虚声同喝耳。”谟牙代丁不敢复言。哈里发以书币至，历述攻报达者咸获天谴。旭烈兀益怒，然亦踌蹰不决，恐报达不易攻，先使裨将率千人探其道路。至得而腾克之地，其守将曰忽珊姆哀丁，以城降。旭烈兀许以附近之地封之。已而哈里发大将素黎曼沙兵至，忽珊姆哀丁又中悔，使告哀而陛耳军官：“向者降于蒙古，欲觇其军之虚实耳。如哈里发厚待我，我能集库而特人十万，据险邀之。”其军官告于哈里发，不以为意。旭烈兀闻忽珊姆哀丁反，复遣怯的不花乘其无备袭杀之，堕其城。与诸将决策深入，留哈塔克守哈马丹；命贝住等为右翼，自报达西北进；怯的不花等为左翼，自报达东南进。自将中军进次耶塞脱阿卜秃，再遣使招谕哈里发，仍不从。遂逾阔薛斯单之隘，大掠乞里茫沙杭，建黄斡儿朵于倭古儿之地，召诸将议军事。贝住等乃自体格力斯河上游东渡，以土耳基军校二人为向导。又使谕哈里发，如不能自来，当使低瓦答儿素黎曼沙先至。哈里发亦不答。旭烈兀进至呼耳汪。时怯的不花已入罗耳斯单。贝住等还渡体格力斯河，从塔克里丹东南入。哈里发使哀倍克、费度曷丁，喀拉辛酷耳等守体格力斯河东之牙库拔城，闻贝住等已渡河，亦引兵西渡。遇前锋将苏衮察克于盎瓦拔耳，再战，全军尽覆，费度曷丁、喀拉辛酷耳死之，哀倍克单骑遁归报达，亟缮城守。贝住等沿体格力斯河直抵城西。河东诸将怯的不花营于开克拔提门，布而嘎等营于速克莎勒坛门。旭烈兀自营于阿郑门。城围遂合。哀倍克欲乘小舸突围走，为巡逻所邀截，仍引还。哈里发再遣长子与谟牙代丁至军中。旭烈兀拒不见。遣使召素黎曼沙及哀倍克至。纵之归，使告城中：蒙古将迁城民于西利亚，愿出者听。及城民出，分于各营，次日悉杀之，并杀素黎曼沙、哀倍克。越日哈里发率其三子及法官、教士、贵族等出降。旭烈兀置哈里发父子于怯的不花营。大宴宫中，命絷哈里发至，告以“君为室主人，我为客，何以赠我？”哈里发献锦衣二千袭，黄金一万的那，其他珍宝称是。旭烈兀曰：“是但可犒吾从者。”促令发窖藏，黄金珠玉充牣其中，阿拔斯五百余年之蓄积悉为旭烈兀所有蔫。事定，以毡裹哈里发，置通衢，驱马践毙之。纵兵杀掠，死者八十余万。自是兵威所及，望风披靡。