成吉思汗和拖雷的主力部队则攻打不花剌城。不花剌是这个穆斯林世界的最大的城市之。它包括三部分：城堡周长公里半，不花剌本城狭义上的不花剌，即内城和郊区外城。同其他多数城市相反，这个城市的城堡不是建在内城以内，而是建在内城以外。本城建在城心的个台地上，周围有城墙，有集市门，香料商门，铁门等7个城门，每个城门的名字都足以引起人们的联想。些著名的清真寺吸引着信徒们。
蒙古军的到来对于这样座城市来说是经受不住的。大兵压境，兵来如山倒，不花剌城的突厥守军被成吉思汗军队的阵势所惊呆。于是心恋战，心只求保命，企图突破围城的防线而逃跑，结果自然是城破人亡。不花剌城被很轻易的攻破了。
蒙古军队士气大振，在成吉思汗的率领下从不花剌浩浩荡荡进军撒麻耳干，恰好此时，察合台和窝阔台的军队也开到了城下，于是两股大军汇合共同攻城。花剌子模国国王摩诃末以10万军队守城，撒麻耳干居民有部分仍是伊朗人在国王的带领下也勇敢地进行了反击。善战的摩诃末也不是等闲之辈，成吉思汗时也束手策。