在拖雷的四位嫡子中，旭烈兀擁有特殊的地位，他是第三次蒙古西征的主帥，同時也是伊爾汗國的創建者，旭烈兀建立的伊爾汗國，則是四大汗國中與元朝關系最緊密的一個。

旭烈兀的三位兄弟，曾先后成為蒙古帝國的大汗，而旭烈兀則選擇獨立創業，他率領軍隊遠征西亞，終結延續六百多年的阿拔斯王朝，使拖雷家族的勢力擴張至兩河流域，蒙古四大汗國之一的伊爾汗國也就此誕生。

公元1217年，旭烈兀出生于漠北草原，他的名字在蒙古語中有著“戰士”的含義。旭烈兀是唆魯禾帖尼的第三個兒子，在拖雷諸子中排行第六。

在旭烈兀九歲那年，曾與哥哥忽必烈前往草原狩獵，這是兄弟倆的初次狩獵，旭烈兀射中一只山羊，而忽必烈則射中了一只兔子。

當兩人帶著獵物返回時，剛好在額爾濟斯河畔遇到祖父成吉思汗，當時的成吉思汗剛結束西征花剌子模的戰爭，他對兩位孫子初次狩獵的成功感到高興，并且按照蒙古人的習俗，親自為旭烈兀和忽必烈舉行拭指儀式。

在拖雷的四位嫡子中，旭烈兀是最像父親的一個，他精通各種武器的使用，并且繼承了父親的打仗天賦，從后來旭烈兀西征時便能看出，他和父親拖雷一樣，對待敵人時冷酷無情，并且為了取勝不惜付出任何代價。

公元1232年，拖雷在遠征金國時病逝，當時的大汗窩闊臺，開始削弱拖雷家族的勢力，旭烈兀和兄弟們在母親的帶領下，以隱忍的方式度過那段艱難歲月。

公元1248年，窩闊臺的長子貴由去世，而旭烈兀的兄長蒙哥，后來則在拔都汗的幫助下繼承汗位，使拖雷家族重新崛起。

蒙哥在成為大汗后不久，便決定發動第三次蒙古西征，他集結了帝國五分之一的軍隊，并且任命自己的三弟旭烈兀為主帥，讓其率軍攻打西亞地區。

公元1252年，怯的不花成為旭烈兀的先鋒大將，并且帶著一萬余名軍隊率先西進，而旭烈兀直到一年之后，才率領主力部隊向西進軍，在旭烈兀臨走之前，蒙哥還曾囑咐自己的弟弟，一定要征服阿姆河兩岸至埃及盡頭的土地。

旭烈兀率軍出發后，其軍隊的行進速度非常緩慢，當時的蒙哥希望旭烈兀在中亞地區逗留一段時間，以此來觀察西路宗王對蒙哥的態度。

直到公元1255年，旭烈兀才率軍抵達撒馬爾罕，并且受到城中總督的接待。

而當時的術赤家族，則對旭烈兀的西征持反對態度，術赤家族認為阿姆河以西的土地，應當是金帳汗國的勢力范圍，旭烈兀的西征無疑是侵害了他們的利益。

旭烈兀抵擋撒馬爾罕后，便和術赤家族展開了談判，他們似乎達成了某種協議，即術赤家族派兵幫助旭烈兀西征，而旭烈兀在西征結束后，需要劃出一部分土地交給金帳汗國。

公元1256年，旭烈兀率軍渡過阿姆河，此時他已經得到金帳汗國的支援，其麾下擁有十萬大軍。

旭烈兀西征的第一個對手，則是位于里海南岸的木剌夷王國，這個王國以盛產刺客而聞名，因此也被稱呼為刺客王國。

在怯的不花西進的時候，就已經和木剌夷王國爆發沖突，并且攻陷了該國的幾座城市，當旭烈兀率領大軍壓境時，木剌夷王國的首領魯克賴丁自知不敵，便派出使臣向旭烈兀請降。

而旭烈兀則認為，魯克賴丁只是假意投降，他隨后便下令兵分三路，朝著木剌夷王國的都城阿拉穆特堡進軍。

當旭烈兀率軍包圍阿拉穆特堡后，魯克賴丁自知大勢已去，隨后便出城向旭烈兀投降。

蒙古軍隊進入阿拉穆特堡后，旭烈兀下令徹底摧毀該堡，并且下令軍隊兵分數路出擊，直至占領木剌夷王國全境。

而木剌夷王國的首領魯克賴丁，在戰后被旭烈兀派往東方拜見蒙哥，結果在半路上便被下令處決，曾橫行伊朗高原的木剌夷王國宣告滅亡。

滅亡木剌夷王國后，蒙哥冊封旭烈兀為伊爾汗，此舉則標志著伊爾汗國的正式建立。

公元1257年，旭烈兀將四處出擊的軍隊集結在一處，決定向阿拔斯王朝開戰，他向巴格達派出使臣，給哈里發穆斯臺綏木下達最后通牒，而穆斯臺綏木則集結大軍，沿著底格里斯河修筑防線，試圖阻擋蒙古騎兵的進攻。

不久之后，旭烈兀率軍突破底格里斯防線，并且指揮三路軍隊對巴格達進行了合圍，此時的巴格達城中只剩下七萬守軍。

公元1258年的一月，旭烈兀率軍攻破巴格達，穆斯臺綏木被處決，巴格達城迎來一場滅頂之災，延續六百多年的阿拔斯王朝宣告滅亡。

攻陷巴格達之后，旭烈兀率軍占領阿塞拜疆地區，并且打算將伊朗西北部的馬拉蓋城，定為伊爾汗國的國都，而旭烈兀的這個行為，則為一場蒙古貴族之間的大規模內戰埋下伏筆。

公元1259年，旭烈兀率軍進入敘利亞，阿勒頗和大馬士革相繼被占領，導致薩拉丁建立的阿尤布王朝名存實亡。

當旭烈兀在敘利亞地區節節勝利的時候，他的兄長蒙哥在圍攻釣魚城時病逝，與此同時，拔都的弟弟別兒哥也向旭烈兀開戰，當時已經改宗的別兒哥，曾指責旭烈兀屠城巴格達的行為，當旭烈兀占領阿塞拜疆后，別兒哥按照之前的約定，向旭烈兀索要阿塞拜疆的土地，可是卻遭到旭烈兀的拒絕。

為了維護術赤家族的利益，別兒哥下令向旭烈兀開戰，旭烈兀得知消息后，便命怯的不花留守大馬士革，他本人則率領主力部隊前往阿塞拜疆，準備迎接即將到來的戰爭。

由于蒙哥的突然去世，導致忽必烈與阿里不哥開始爭奪汗位，旭烈兀在觀望一段時間后決定支持忽必烈，并且得到了忽必烈的再次冊封。

公元1260年的秋天，怯的不花在艾因賈魯之戰中，被埃及馬穆魯克軍隊擊敗，怯的不花本人陣亡沙場，之前被占領的城市也被馬穆魯克軍隊收復，第三次蒙古西征宣告結束。

△伊朗的烏魯米耶湖

得知消息的旭烈兀，曾打算親自率軍南下為怯的不花復仇，可是當時的旭烈兀，正在面臨來自金帳汗國的威脅，南下復仇的打算只能擱置。

公元1262年，旭烈兀與金帳汗國的軍隊，在高加索地區爆發了幾場互有勝負的大戰，雙方軍隊都傷亡慘重。

公元1265年，旭烈兀在進行數日的狩獵和宴會后患病，并且在同年的二月去世，旭烈兀去世后，其遺體被埋在烏魯米耶湖的沙希島上，無數西征時掠奪的財寶成為陪葬品，不過其陵墓至今仍未被發現。