部分守軍拒絕投降，蒙古軍便發起了猛烈的進攻，晝夜連續進攻數日，將這些守軍全部消滅。其他守軍見國王逃跑，也紛紛出逃。蒙古軍乘勝追擊，消滅大部潰逃守軍于阿姆河畔。攻破不花剌城之後，成吉思汗下令毀城，不花剌城變成了一片廢墟。不花剌一經陷落，花剌子模新、舊兩都之間交通遂斷，東西部互相支援也隨之被切斷，花剌子模國立刻呈現出癱瘓狀態。

　　三月，察合台和窩闊台在攻佔訛答剌城後，率軍與成吉思汗會合。隨後，成吉思汗揮軍指向花剌子模國新都撒麻耳幹。五月，蒙古各路大軍兵臨城下，對方守軍不堪一擊，撒麻耳幹很快被蒙古軍佔領。成吉思汗下令屠城，撒麻耳幹同樣變成一片廢墟。

　　摩訶末逃出不花剌城後，被速不台和哲別一路追趕，最後逃到了寬田吉思海(今裡海)的一個小島上。這是一個荒島，要吃的沒吃的，要喝的沒喝的，再加上連日逃奔，摩訶末一病不起，於這年年底在絕望中死去。

　　摩訶末的長子叫劄蘭丁，他繼承了父親的王位，逃回到舊都玉龍傑赤，準備進行反撲。成吉思汗得知消息後，命自己的長子術赤和次子察合台率軍前去攻打。

　　玉龍傑赤本來也是好打的，但由於術赤和察合台兩兄弟意見不一，致使久攻不下。成吉思汗知道這一情況後，當機立斷，派三子窩闊台前去擔任前線總指揮，並于成吉思汗十六年(1221年)秋天攻克了這座城池。

　　摩訶末的兒子劄蘭丁雖然智勇雙全，但父親留給他的已經是一個不可收拾的爛攤子，縱然他有三頭六臂，也沒有了回天之力。再加上因為王位問題，皇室內部發生變亂，劄蘭丁內外交困，只得逃往呼羅珊(今阿姆河以南，大部分在今伊朗，一部分在今阿富汗的赫拉特和土庫曼斯坦的馬雷)。蒙古軍緊追不放，把劄蘭丁逼到一個懸崖上。劄蘭丁騎著馬，從懸崖上躍入印度河中。但是，劄蘭丁並沒有被洶湧的河水淹死，而是騎在馬背上，奇跡般地渡過了印度河，逃到印度去了。成吉思汗十九年(1224年)，蒙古軍撤兵後，劄蘭丁從印度回到波斯，重振軍馬，勢力有所恢復。窩闊台汗三年(1231年)，劄蘭丁在蒙古軍緊緊追逼下，逃入庫爾迪斯坦山中，後來被山民所殺。這是後話。

成吉思汗佔領花剌子模國後，命令長子術赤駐守該國，並在各城設置督官，加強對該國的統治。他隨後命速不台和哲別進攻太和嶺(今高加索山)北部的欽察大草原，先後征服了欽察部族和斡羅思(今俄羅斯)的許多公國。成吉思汗十九年(1224年)秋天，成吉思汗下令班師，於第二年秋天回到蒙古土拉河行宮。至此，西征宣告結束。