宪宗元年（1251年），蒙哥即汗继位后，遵奉祖父成吉思汗遗训，拓展疆土，开藩建汗。蒙哥即位时，在波斯境内尚有两个国家保持独立：一是立国于马三德兰地区（今伊朗北部马赞德兰省）的剌客派之木剌夷国；一是建都巴格达的黑衣大食王国（报达国）。其西还有叙利亚国。此三国彼此不相声援，地位孤立。其中木剌夷人屡劫蒙古商旅。蒙哥大汗为了维护蒙古汗国的权益，扩大疆土，决定远征波斯，以图在该地建立一个统一的政权。元宪宗二年至世祖中统元年（1252—1260年），蒙哥汗派其弟旭烈兀率领十万大军进攻波斯。此即蒙古第三次西征。
木剌夷是伊斯兰教亦思马因派的一个特殊宗教区。亦思马因源自古代伊斯兰教什叶派一个教长的名字。但这个教长从没有就任过，他的儿子摩诃末继续传教，形成一个特殊教派。到10世纪时，埃及、叙利亚和阿拉伯的许多地区都被他占领了。11世纪，进而传播到波斯，势力逐渐发展，占据了里海以南众多的堡寨，在今天的伊朗西部形成一个独立的宗教国。阿拉伯语称这个教派为木剌夷。木剌夷人经常出外搞暗杀活动，并进行抢掠，不仅洗劫过波斯诸城市，而且曾多次劫掠蒙古商旅。蒙哥当年随拔都西征，就对木剌夷深恶痛绝。所以当他继位后，第一个目标就是讨灭亦思马因教徒。
公元1252年7月末，旭烈兀命令怯的不花为先锋率领一万两千人先发，为大军攻战做准备。旭烈兀本人仍留在和林，继续筹组西征军。
公元1253年，西征军先遣部队在大将怯的不花率领下，进抵木剌夷境内。起初的攻击进展顺利，凭着先进的攻城火器和初战的锐气，连破数城，但越向前进困难越大。木剌夷境内地形复杂，许多城堡建在半山腰，周围凿岩为壕，易守难攻。蒙军在吉儿都苦堡受到阻碍。守军居高临下，多次击退蒙军。弓弩、火器又打不到建在山腰上的城堡。怯的不花见久攻不下，就放弃强攻，转为围困，让手下一个叫布里的将军留下，自己则率领主力部队向旁边的城堡进攻。守军见蒙军调动，运走了火器，便在一天深夜突然袭击蒙军，蒙军仓促应战，加之人马又很少，被木剌夷军队冲杀，伤亡惨重，将军布里也死于乱军中。怯的不花闻讯火速回军城下，亲率部队围城，而其他将领则受他的命令四处攻掠。直到旭烈兀率主力军出征，仍未攻下这个城堡。但怯的不花的先遣部队经两年的作战，先后消灭五万多木剌夷军队，给其以重大打击。
公元1255年秋，旭烈兀率西征大军一路浩浩荡荡，到达撒马尔干（今乌兹别克斯坦共和国撒马尔罕），在此休息整顿了四十天，然后便继续行进。至碣石城时，受到波斯行省阿儿浑的迎接。旭烈兀在这里派遣使者通知西亚诸王，协同蒙军消灭木剌夷。第二年初，蒙古军经过阿姆河后，于六月份抵达木剌夷境内。怯的不花所率先遣部队回归大部队。旭烈兀对怯的不花收集的情报和作战经验作了仔细研究，认为不能强攻，必须先招降，逐步消耗木剌夷。于是他按兵不动，派使者前去招降。六年六月，国王鲁克赖丁见旭烈兀大军步步压境，感到无力自保，故派其弟沙歆沙，去旭烈兀统帅部请投降。旭烈兀致书鲁克赖丁：若鲁克赖丁毁其数堡，亲自来营谒见，可保其国不受损害。鲁克赖丁接到旭烈兀信之后，堕其数堡，并把部分要塞削平。旭烈兀亦命拜住帐前将军牙撤兀儿，退出木剌夷边境。但是，鲁克赖丁对出谒一事，则请宽限一年。
九月，旭烈兀于比斯塔姆，再对鲁克赖丁谕以恩威，命其来见。鲁克赖丁仍以宽限为请，并求除保有阿剌模特（今伊朗西北部吉兰首府拉什特）、兰巴撒耳（今伊朗北部里西南的兰加鲁德附近）、剌勒三堡外，其他诸堡一律献出；并谓已命吉儿都苦堡和库希斯坦守将，赴营纳款。鲁克赖丁以为冬寒将临，旭烈兀大军不可能冒寒在山国作战，故作口头退让，以拖延时间，等待良机。旭烈兀认为鲁克赖丁没有投降诚意，决心以武力解决。
十一月初，旭烈兀率军进抵麦门底司堡。他一面把蒙军分为北、南、中三军和一支策应支队，形成了对城堡的合围之势；一面亲率诸将去侦察地形。由于当时已值冬季，粮草已不充足，所以旭烈兀召集各位将领讨论对策时，多数人认为，“待来春日暖，粮足，再为进攻”。也有人认为，“敌意在缓兵，冬寒缺食不足虑，应立时进攻。”旭烈兀决定立时进攻。旭烈兀在附近最高山峰之上，设立了总指挥部。蒙军在四周的山头上架上伐木制造的投石机，守军以弓弩顽强应付蒙军的进攻。
十二月，旭烈兀率领大军进入兰麻撒耳附近，战斗持续数日，天气异常温暖，并未出现寒冷的天气。鲁克赖丁众寡不敌，终于开城投降。旭烈兀并没有杀鲁克赖丁，而是给予厚待，并允诺将来仍让他当国王。为避免劳师力战，旭烈兀让鲁克那丁写下一道手谕，派使者分赴各城堡招降。各城守军见国王已降，纷纷开城迎接蒙军。只有阿剌模特城誓死不降。鲁克那丁亲自到城下喊话，仍无济于事。蒙军只得围城攻打。第四天后，蒙军破城而入，在此城中获得珍贵的古兰经书，以及一些天文仪器。这样，蒙古兵不费吹灰之力就征服了木剌夷全境。至此，木剌夷国全部被旭烈兀占领。