为了秉承成吉思汗开拓疆域的遗旨，平定中亚，宋端平二年（公元1235年），窝阔台汗决定发动第二次西征。
经过以往的战争，蒙古军队已经积累了实施大规模远征作战的经验，组织指挥和管理水平有了很大提高。宋理宗端平二年（公元1235年），窝阔台下令全民动员，每十人调拨一人西征，形成了一支兵力达十余万的庞大西征军。他把全部兵马分为四个军。第一军，由拔都率领。拔都是术赤的次子，因长子让位，术赤的封地由拔都继承。第二军，由不里率领。不里是察合台的长孙，因其父已死，所以他以长孙继袭父位。第三军，由贵由率领。贵由是窝阔台长子。第四军，由蒙哥率领。蒙哥是拖雷的长子。上述四支军队的司令官，分别是或被算作是成吉思汗四个儿子的长子，因而有人称这次西征是“长子西征”。拔都担任西征军总统帅。老将速不台为先锋，实际上是前敌总指挥。翌年春，各路新组建的军队向拔都统帅部报到。这年秋，速不台率领前卫部队首先抵达伏尔加河畔，负责掩护和警戒工作，而后各路西征军陆续到达伏尔加河东部草原地带集结，随时准备发动进攻。
蒙古先头部队，“逢山开路，遇水搭桥，并于一定距离之地，囤积粮草，沿途青草地，概经标定，以备大军到达时放牧。然后，满载战具及军需品之牛车，络绎跟进。同时又有大队中国技师，于管炮的炮队长统率之下，随后前进。”“与武装部队同时前进者，尚有其他诸种勤务部队，有通译员担任各种繁杂言语之通译，有中医及蒙古医，有道路管理员。掌印办事之长官，不论职之文武大小，或路，或府，或州县官，皆为大汗制造占领地区之财产目录。蒙古军中，甚至于有一类军官执行军需品、损失及调整部队之职务。在军队后方，有牧人及木工建造畜栏，和联络西方新占领地与本国牛马驿站的茅屋。”“有若干妇女，乘坐于牛车，随军前进，在路上治理膳食，在四无市镇之西比尔荒原中为军队服务。在宿营地中，有时且有戏剧上演，以娱乐士兵。演者带假须，着古装，歌唱听者所熟悉之歌曲。”
公元1236年春，成吉思汗长子术赤长子拔都、次子察合台长子拜答儿、三子窝阔台长子贵由、四子拖雷长子蒙哥各统本王室军，万户以下各级那颜亦分遣长子从征，以拔都为统帅，速不台副之，共15万大军，自各地出发，秋季抵伏尔加河东岸集中。诸王商定后，各率本部兵前进。
速不台率先锋军取不里阿耳（今俄罗斯维亚特卡—波利亚纳东）。是年冬，蒙哥进征伏尔加河下游的钦察部，斡勒不儿里克部首领八赤蛮出没于密林，不时袭击蒙古军队。次年春，速不台自不里阿耳境移师南下，增援蒙哥。八赤蛮闻速不台至，大惧，逃入海中。蒙哥率军进攻宽田吉思海（今里海）岛屿，俘八赤蛮处死。于是，宽田吉海及外高加索山以北诸部被征服。
1237年夏、秋，在伏尔加河以东休养士马，决定征讨斡罗斯（今俄罗斯欧洲北部的基洛夫州和鞑靼自治共和国以西地区和乌克兰、白俄罗斯）。十二月，拔都等诸王率军渡过伏尔加河，攻克烈也赞（一作“也烈赞”，今莫斯科东南亚赞州里亚赞城）、科罗木纳（今莫斯科东南科洛姆纳城）诸城。次年二月，围攻斡罗斯弗拉基米尔大公国都城弗拉基米尔（今俄罗斯莫斯科东北）。大公阔儿吉弃城逃跑，至昔迪河（今伏尔加河上游）畔等待基辅公国援军。蒙古军围攻五日，并强迫斡罗斯人参加攻城战，城破。拔都分军数路攻取弗拉基米尔城附近的罗斯托夫、莫斯科等十余城。三月，拔都派一军突然袭击昔迪河畔之大公军营，全歼其军，大公战死。蒙古军由此向基辅公国古都诺夫哥罗德（今俄罗斯诺夫哥德州诺夫哥罗德城）挺进，至城20里，忽改道南下向高加索北进军，蒙哥、贵由镇压阿速叛部，拔都经略伏尔加河以东诸地，并在钦察草原休养士马。
宋嘉熙二年（1238年）年初，蒙古兵分四路，一个多月内连克科罗木纳、罗思托夫、莫斯科、速兹答勒等十余座城堡。二月，进围公国首府弗拉基米尔城，大公先已退守昔迪河，等待其弟乞瓦公和诺伏哥罗德公的援兵到来，由其子守卫城中。蒙古兵胁迫各地被俘的斡罗思人参加攻城，五天后，城被攻破；蒙古兵入城后大肆烧杀抢掠，并且烧死了避入教堂的大公家属和城中显贵。三月，拔都派遣一支军队进攻昔迪河畔的大公军营，将其一举歼灭，大公战死。蒙古军自此向诺伏哥罗德进军，由于前面沼泽、森林众多，行进困难，旋即退兵南下，抄掠契克尼果夫、斯摩棱斯克等地。科泽里思哥城军民坚守城池达两月之久，顽强抵抗，并杀了五千名蒙古兵。后来城被攻破，拔都军血洗此城。
公元1239年，曾遣兵入斡罗思抢掠。大敌当前，斡罗思王公们却依然在争权夺利，不能共同对付敌人。弗拉基米尔大公一门被全部杀害后，其弟乞瓦王雅罗思老赶赴弗拉基米尔，宣布继承兄位，把其兄地盘兼并，而契尔尼果夫王米海勒亦乘机占领乞瓦。公元1239年冬，蒙古大军从亦的勒河出发，向斡罗思南部长驱直入，攻破别列雅思老勒、契尔尼果夫二城。蒙古军在此次作战中动用了巨型抛石机，用于抛击的石头非常大，至少必须四人才能抬动。蒙古军进围乞瓦，遣使谕降，乞瓦城人将使者杀害。米海勒非常害怕，逃往孛烈儿（今波兰），伽里赤王丹尼勒到达乞瓦，命其部将德米特尔守城。公元1240年秋，拔都亲统大军至，于是诸路军马共同围攻乞瓦。乞瓦城三百年来一直是斡罗思的国都，城墙高耸，而且坚固异常，德米特尔率军民顽强守御。拔都下令四周架炮，昼夜不停地猛烈攻城。十一月十九日，一处城墙被打塌，蒙军蜂拥而入，纵兵杀掠。德米特尔受伤被俘，拔都非常欣赏他的英勇，没有杀他。攻取乞瓦后，蒙古军继续西进，进入伽里赤国，向其都城弗拉基米尔—沃伦和境内其他城市发动进攻，伽里赤国王丹尼勒逃入马札儿。征服斡罗思后，蒙兵便向马札儿和孛烈儿进军。
当时孛烈儿国已分裂为若干小国，国王博列思老都于克剌可夫，只能管辖其直属之地，其余封国都拥兵自重，各自为政，不听他的号令。这无疑给蒙古军带来进攻的良机。宋淳祐元年（1241年）春，蒙古军兵分两路，一路由兀良合台、拜答儿等率领侵入孛烈儿，一路由拔都兄弟、速不台等率领侵入马札儿。二月，蒙古军渡过维思秃剌河，攻破散多米儿城，一直打到克剌可夫的城郊，掠夺大量财物后退兵。不久，再次进入其境，三月孛烈儿军被击败，博列思老举家逃到莫剌维亚，克剌可夫居民亦纷纷弃城逃跑。蒙古军放火烧毁了克剌可夫，然后进入昔烈西亚，乘木筏渡过奥得河，攻其都城弗洛茨拉夫。昔烈西亚侯亨利先已退至屯里格尼志城，集结了三万孛烈儿军、日耳曼十字军与条顿骑士，准备迎战蒙古军。蒙古军遂放弃弗洛茨拉夫，进至里格尼志附近。四月九日，亨利亲自出战，不幸大败，自己也死于敌军之中。获胜后的蒙古军继续南下攻入莫剌维亚境，波希米亚王遣其骁将雅罗思老来援，坚守斡勒木志城，蒙军始终未能攻破，于是对附近地区进行焚掠，然后向马札儿进军，与拔都会合。
拔都、速不台所率中路军分二路向匈牙利进攻。国王贝拉四世仅派少数军队扼守喀尔巴阡山诸隘口，伐木塞道。三月十二日，蒙古军奇袭喀尔巴阡山诸隘口，至十五日将其全部攻破。拔都率军向帛思忒城进攻，所过焚毁。贝拉四世闻讯，自佩斯至帛思忒城，集结十万大军守城。蒙古军抵城下，攻而不破。匈牙利军不出战。拔都率军引退。贝拉四世出城追击，至赛约河（一作撒岳河，今匈牙利东部蒂萨河）河西（今索尔诺克）驻营，遣兵一千人守桥，以防蒙古军进攻。蒙古军退至匈牙利军不防之处、河东之沼泽地下营，夜分二路进攻：一路由拔都率领，遣兵夺桥，置炮攻击，失利；一路由速不台率领，从河下游结筏潜渡，迂回匈军侧后。拔都猛攻守桥军，夺取桥梁。黎明时，两路军四面围攻匈军营地，发起突然袭击。匈军突围，拔都放西面一条路，匈军向西逃窜，蒙古军三面伏击，尽歼其军（参见赛约河之战）。贝拉四世逃入奥地利。蒙古军进抵佩斯城，攻破其城。此役，蒙古军亦损失惨重。夏、秋，全军在佩斯城附近的诺伊施达城，遇奥地利、波西米亚两公国的反击，旋即退走。十二月，多瑙河封冻后，进攻匈牙利古都格兰城。该城处多瑙河畔，绕以深壕，城有戍楼。蒙古军抵城下，置炮三十攻城，驱俘虏填壕，进攻甚急。城内之法、德等国商人，尽焚其财帛。蒙古军破城后，将城焚毁。拔都遣合丹统军往追贝拉。贝拉闻蒙古军追至，避入亚得里亚海岸边的岛上。合丹至海边，掠斯帕剌托、卡塔罗二城。元乃马真后元年（1242年）初，窝阔台死讯传至，拔都召回合丹。合丹经塞尔维亚，与拔都会合。三月，拔都率军东还。
蒙古军在征服欧洲诸国的战争中，军力削弱，已无力继续维持欧洲战事。窝阔台死后，成吉思汗诸子孙关注汗位继承人。蒙、宋战争还在继续。因上述诸原因，使蒙古统治集团无暇顾及欧洲战争。拔都率军经瓦剌吉亚（今罗马尼亚西部克里瓦纳）、摩尔达维亚（今摩尔达瓦），于乃马真后二年初到达伏尔加河下游拔都营地。拔都留镇钦察。其他诸王将帅率军东还。此战争，为金帐汗国的建立奠定了基础。公元1243年，为了统治占领的地域，拔都在亦的勒河下游的东岸，建金帐汗国，都萨莱城（今俄罗斯伏尔加河下游之萨拉托夫），统治斡罗斯达二百余年。