公元1219年，成吉思汗准备挥师西征。临行前，成吉思汗召见自己所有的儿子和同胞兄弟，议定窝阔台为汗位继承人。随后，窝阔台同父亲踏上了讨伐花剌子模的征程。

窝阔台、察合台奉命统兵攻打讹答剌。由于城内的防御工事极为坚固，且粮食储存充足，他们久攻不下，就这样僵持了数月。数月之后，城中粮尽援绝，部分敌军想乘夜色突围出走，结果被全部围歼。窝阔台攻下讹答剌后，大肆杀掠，将其夷为平地。

公元1220年夏，成吉思汗率军在撒马尔罕、那里沙不附近的草原休养士马，准备下一步的进攻。

进入秋季后，成吉思汗派遣窝阔台、察合台率领右翼军，去攻打花剌子模首都玉龙杰赤，命术赤率本部兵从其驻营地南下会合。

受命的窝阔台、察合台和术赤各率本部兵马，先后抵达玉龙杰赤城下。玉龙杰赤城跨阿母河两岸，中有桥梁相连，蒙古军准备夺取该桥，却被守军将士杀死。城内的守军见蒙古军这么好对付，气焰就更加嚣张了。

此时，察合台因为是攻还是守的问题与术赤起了争执。兄弟失和，致使蒙古军号令不一，一连数月也未见攻城。

在阿富汗境内的成吉思汗了解情况后，便委派窝阔台为最高指挥官，由他统一指挥。

窝阔台随后努力调解兄弟关系，严整军纪，并聚集力量总攻。他采取纵火烧屋的办法，将城内居民全部赶到城外；同时又令人挖开阿母河的河堤，将河水灌入城内，把城中未被赶走的人全部用水冲走。

玉龙杰赤战得胜后，窝阔台和察合台各率部队与已攻取塔里寒诸寨的成吉思汗会合，一同进军哥疾宁。

札兰丁听闻窝阔台大军到来的消息后，吓得撤退到了印度河，准备渡河进入印度。因此，蒙古军毫不费力地占领了哥疾宁。

随即，窝阔台大军又一路尾随追到申河岸边。札兰丁因渡船缺乏，还没来得及渡河，便在窝阔台大军的猛烈攻击下全军溃败。