Симпатии христиан Востока разделились. Хетум и под его влиянием его зять Боэмунд VI Антиохийский приняли сторону монголов. Однако франки Заморья, выбирая между непосредственной мусульманской угрозой и отдаленной монгольской, к союзу с монголами не примкнули и остались в стороне от обеих сил. К тому же они понимали, что в случае союза с монголами им невозможно будет сохранить независимость.
В 1255 г. Хулагу, брат Мункэ, со 120-тысячной армией вторгся в Переднюю Азию. Подобно Мункэ, он придерживался шаманизма, хотя интересовался буддизмом. Он страдал от эпилепсии, по характеру был изменчивым и ненадежным, жестоким и безжалостным по отношению к покоренным. К христианам он относился хорошо, его главная жена Докуз Катун была двоюродной сестрой его матери, несторианкой-кераиткой, приверженной христианству и ненавидевшей исламистов.
Целью монгольской армии были Багдад и далее Сирия. Каждое монгольское племя из союза племен поставило в его армию пятую часть боеспособных мужчин, из Китая прибыли лучники и арбалетчики, обученные искусству стрельбы горящими стрелами. В Трансоксании, Туркестане и Иране были отремонтированы дороги и построены мосты, конфискованы возы и телеги для перевозки осадных машин из Китая. Руководить армией должен был испытанный полководец, найман-несторианин Китбука, посланный в Иран за три года вперед подготовить вторжение. В январе 1256 г. монголы во главе с Хулагу двинулись в поход.
Первыми пали иранские ассасины. Они были особенно ненавистны монголам из-за убийства ими Джагатая в 1242 г. Когда огромная монгольская армия в декабре осадила Аламут, глава ассасинов Рукн ад-Дин Курша прибыл в лагерь монголов, чтобы вымолить пощаду. Комендант крепости отказался выполнить приказ Рукн ад-Дина сдать Аламут (об этом, видимо, договорились заранее), крепость пала позднее. Рукн ад-Дин попросил Хулагу отправить его в Каракорум, надеясь получить от Мункэ лучшие условия сдачи. Мункэ не стал с ним разговаривать и приказал убить. Хулагу получил приказ уничтожить всех ассасинов. Под предлогом переписи населения ассасины были согнаны в одно место и тысячами перебиты. Родственники главы секты были доставлены к дочери Джагатая, чтобы она лично могла отомстить за смерть отца. Хулагу послал своего слугу-мусульманина, чтобы он осмотрел в Аламуте богатейшую библиотеку ассасинов. Тот отобрал рукописи Корана и некоторые книги научного и исторического содержания, все остальные были сожжены.
Далее на пути монгольской армии был Багдад. После падения хорезмийцев халиф стал независимым. Халифом былаль-Мустасим, сын халифа аль-Мустансира и эфиопской рабыни. Пользуясь соперничеством между Каиром и Дамаском, халиф выступал третейским судьей между ними. У него была 120-тысячная армия, Багдад был сильно укреплен. Сам по себе халиф был ничтожеством, любившим играть с птицами и проводившим время в гаремных удовольствиях. Халифат был расколот враждой между двумя главными советниками халифа, шиитом-визирем Мувайяд ад-Дином и секретарем Айбегом, причем первый был сторонником заключения мира с монголами, а второй выступал за решительную войну с ними. Халиф по очереди соглашался с каждым из них. Вначале халиф по совету визиря распустил часть армии и вырученные от этого средства предложил монголам в виде дани, чтобы откупиться от них. Однако монголы потребовали подчинения им халифата и входа в Багдад. Тогда халиф высокомерно отверг их требования и выслал им навстречу армию во главе с Айбегом.
Хулагу начал войну с большой осторожностью. Он опасался, что халиф может получить поддержку от Дамаска и Каира, и обеспечил их невмешательство. К нему присоединились армия из Золотой Орды во главе с тремя племянниками Бату, армия Байчу, стоявшая на границе с Анатолией, и грузинская конница; грузины с удовольствием поддержали войну с мусульманами.
В конце 1257 г. монгольская армия вышла из места сбора, Хамадана. Монголы выступили тремя армиями: на левом фланге армия Китбуки вышла к Тигру к юго-востоку от Багдада, на правом - армия Байчу переправилась через Тигр у Мосула, в центре сам Хулагу выдвинулся к Багдаду через Керманшах. Айбек, вышедший вначале навстречу Хулагу, узнав о приближении Байчу, снова перешел на западный берег Тигра и двинулся против него. Армии встретились 11 января 1258 г., в 50 километрах к западу от Багдада. Байчу ложным отступлением заманил мусульман на болотистую равнину у Евфрата и разрушил за ними защитную дамбу на реке. На следующий день армия Айбека была оттеснена на залитые водой поля и лишена подвижности. Только Айбеку с личной охраной удалось ускользнуть верхом по воде в Багдад. Большая часть его армии была окружена и уничтожена, меньшая - отступила на юг в пустыню и там рассеялась.