1219年夏，成吉思汗邊在也兒的石河畔（今額爾齊斯河）度夏，邊集結部隊積極備戰，準備秋季遠征。夏秋間，成吉思汗誓師西征。蒙古遠征軍自額爾齊斯河源出發南下，翻越阿爾泰山，徑直南行。過烏魯木齊一路西進，經別失八里（今新疆吉木薩爾縣北破城子）、仰吉八里（今新疆瑪納斯西北）、賽里木湖、阿力麻裡（今新疆霍城縣西北克幹山南麓古城），哈剌魯（今哈薩克斯坦伊犁河以北地區），進入伊犁河流域，在巴爾喀什湖以南地區集中。

成吉思汗親率主力直趨錫爾河，另派大將哲別率部自合失合爾（今新疆疏勒縣）迂迴北上，取道拔汗那（即大宛，今烏茲別克斯坦塔什干東南卡散賽），側擊錫爾河南岸敵軍之背。

成吉思汗於當年中秋前後進抵原西遼都城虎思斡耳朵（在今吉爾吉斯斯坦楚河南岸托克馬克東南布拉納廢址），稍事休整。蒙古軍西征初時，兵力約十五至二十萬；一路西進途中又徵調一些，兵力達到二十三萬餘，號稱六十萬。花剌子模國兵力遠超蒙古軍，且系主場作戰，大佔優勢。