在蒙古的前两次西征中，一些地区，如波斯西部、里海南岸和两河流域，并没有完全依附。蒙哥决定再次征服西征。

1252年，蒙古大汗蒙哥派弟弟旭烈率军征服西亚至叙利亚国家，历史上被称为蒙古第三次西征。

蒙哥在1251年继承了汗位，第二年根据祖父成吉思汗的遗愿，决定西征，继续开拓疆域。

当然，蒙哥决定出征的直接原因是蒙古想在欧亚建立一个广阔的地图，但中东仍有两颗钉子。

一个是阿拉斯王朝，它占据了巴格达城周围的领土，哈里发(君主)是伊斯兰世界逊尼派的宗教领袖；一个是木刺夷国，占据了里海南岸，其中心位于阿刺模特城堡(意思是鹰)，相信阿萨辛派。这个教派属于伊斯兰什叶派伊斯玛仪派的支部，他们暗杀世界上的文明。

据一位当年出使蒙古的法国人记载，哈拉和林当时都很警惕，只是因为蒙哥听说阿萨辛派了40名刺客到哈拉和林刺杀自己；另一位已经向蒙古称臣的波斯地方长官在遇到蒙哥时穿着锁甲，说要随时防范阿萨辛派。

说到宗教，当时不得不提一件事。由于蒙哥汗亲自征战南宋，他派弟弟旭烈西征。作为一名佛教徒，徐烈唐被一圈景教(基督教)教徒包围着。例如，他的母亲君鲁禾帖尼是克烈部王罕的侄女，信仰景教，徐烈唐的妻子是王罕的孙女。即使是他手下的第一位将军，也是这次西征的先锋胆怯不花也信仰基督。因此，有人笑称这是哈拉和林的十字军东征。

胆小的不花作为先锋，带领1.2万人于1253年7月开始西征。五年后，波斯东部基本被蒙古人征服。

前几次西征征的还有前几次西征后驻扎并继续与当地部队作战的部队。例如，蒙古将军崇拜，他的军队向安纳托利亚（今天的土耳其附近）的罗姆苏丹国屈服，以及今天在克什米尔的蒙古驻军。这次旅行大约有10万人。

由于沿途是蒙古封地，主将徐烈武一路走亲访友，1256年1月抵达阿姆河。周围的部长属于蒙古帝国的国王，甚至刚才提到的罗姆苏丹国的君主也来迎接他们。半年后，徐烈武抵达阿萨辛派的木拉夷国家，这是西征的第一站。

据说阿拉斯王朝、塞尔柱帝国和被蒙古人追赶到里海岛的花拉子模型国王摩诃末都被攻，但都失败了。只是这次遇到了蒙古军队，カ数量对比太大，地方小，武器落后。很快，木刺夷国被攻占，首领鲁克那丁被杀，木刺夷国被蒙古人完全占领。此时，蒙古已经占领了所有的波斯地区。

徐烈唐的下一个目标是阿拉斯王朝的巴格达城。双方的嘴炮比蒙古人毫无悬念的攻城战更有趣。

徐烈唐首先发布了最后的劝说书，大致意味着蒙古军队非常强大，只要你推平城市，填补护城河，投降或派首相投降，你就可以保留财富。阿巴斯王朝末代的哈里发并不示弱，说徐烈唐是个年轻人，刚赢了10天就来叫嚣，还说只要振臂一呼，就能改变世界的面貌。因此，一般不愿打仗，一打仗就会导致人类毁灭。最后又吹了一波牛，说之前攻打过巴格达的人，比如埃及人、塞尔柱人、花拉子模人，最后都没吃好果子。

毕竟，嘴炮赢不了战争。1258年1月29日至2月10日，徐烈武赢得了巴格达之战，积累了500年的财富被洗劫一空。由于徐烈武的妻子信仰基督教，城里的基督徒免于死亡。阿拉斯王朝的哈里发和他的儿子们被封在一个麻袋里，最终被驱逐死亡。阿巴斯王国自750年成立以来，已经灭亡了500多年。

蒙古的进攻仍在继续向西，下一个目标是生存在叙利亚，被马穆鲁克人篡权的阿尤布王朝。拜占庭帝国和十字军东征多年的西欧国家都派使者联盟。从1260年1月到3月，伊尔汗的徐烈·唐利占领了阿勒颇和首都大马士革。阿尤布王朝名存实亡。

可以说，当时几乎没有军事力量能够阻止强大的蒙古军队。但就像第二次西征结束时窝阔台的去世一样，这次西征结束的原因也是大汗蒙哥的去世。

蒙哥大汗于1259年8月11日去世，徐烈唐的兄弟忽必烈和阿里巴巴的兄弟们爆发了战争。徐烈唐留下5000人胆怯，带领主力撤退支持忽必烈。

第三次西征后，徐烈唐建立了伊尔汗国，横跨阿姆河到埃及边境。