成吉思汗、拖雷父子在攻克撒麻耳幹後，對整個呼羅珊地區進行了毀滅性的掃蕩。
成吉思汗攻下撒麻耳幹以後，開始屯兵於撒麻耳幹、那黑沙不兩城之間，在那裡度過了春季和夏季。1220年秋天，他帶著拖雷離開撒麻耳幹，向那黑沙不的草地和矮樹林地區進發，經過碣石、鐵門關進抵忒耳迷。他從那裡派遣拖雷去進攻呼羅珊，自己則向忒耳迷進兵。
抵達忒耳迷後，成吉思汗遣使召諭居民投降，要他們拆毀城池、壁壘。當地居民倚仗著城堡半築阿姆河上，難以攻克；而且又擁有軍隊、武器和裝備，變得狂傲，以勇敢自負，不肯屈服。於是雙方都豎起射石機，不分晝夜地酣戰苦鬥，到第十一天，蒙古人才攻下了這座城市。根據“頑抗者一律消滅”的慣例，成吉思汗命令部下將男女居民都趕到城外，有比例地分給軍士，然後將他們全部殺死，無一獲免。在大屠殺的過程中，有一位老婦人對蒙古兵說：“饒我的命，我把一顆大珠子獻給你們。”但當他們索取珠子時，她說：“我吞下肚了。”“因此，他們剖開她的肚子，找到了好幾顆珠。由於這個緣故，成吉思汗叫把所有死者的肚子都剖開”。為了搶劫而大肆屠殺，甚至還要剖腹取珠，這種慘絕人寰的舉動怎能不令人怵目驚心呢！但這不過是征服戰爭中一個小小的插曲。
攻克忒耳迷後，成吉思汗又屠殺、襲擊了沿途其他地區，於1221年初渡過阿姆河，親自蕩平了呼羅珊地區的第一座大城市——巴里黑。這裡的城民本來在者別、速不臺追擊摩訶末時就投降了蒙古，當成吉思汗到達時，他們又根據與蒙軍的協定，派人向成吉思汗請降，並獻上了各種食品和禮物。但由於當時“毀滅國土和民族的海濤正在怒嘯，災難風暴並未止歇”。成吉思汗聽說札蘭丁逃入呼羅珊地區後，已收集了不少人馬，現正駐軍哥疾寧，時刻準備進行反撲。由於“札蘭丁仍在那些地區製造騷亂，馳馬於叛逆的戰場，因此蒙古人不相信巴里黑人的投降表示，在呼羅珊的情況下尤其如此”。成吉思汗當時正準備進軍哥疾寧，害怕保留巴里黑這個民眾城堅的城市對自己不利。為了解除後顧之憂，於是他以檢查戶口為名，把巴里黑人統統趕到郊外，按慣例分為百人、千人一群，不分大小、男女，盡行誅戮，並縱火焚燒了該城的園林，摧毀了它的外壘、城牆、邸宅和宮殿。後來，成吉思汗回師又路經巴里黑，發現很多人藏身於角落、洞穴，在蒙古人走後又跑出來了。於是他下令把他們全部殺掉，並命部下將餘下的直立牆垣統統推倒，又一次洗劫了巴里黑。從此，“野獸飽餐死者的屍體，獅、狼相安地共同嚼食，鷹隼無爭地從同一張餐桌上享用”，呼羅珊這座最重要的城市——巴里黑，變得獸遊鬼哭，被徹底毀滅了。
成吉思汗父子兵分兩路掃蕩呼羅珊，呼羅珊的其他地區在拖雷的鐵蹄下遭到了同樣的命運。1221年春，拖雷率領本部人馬進入呼羅珊。據《世界征服者史》記載，成吉思汗的少子拖雷對於被征服的民族也是毫不心慈手軟，“論他的嚴酷，像猛烈若火的雪刃，為其刃風所及者，無不化為灰燼。而論其騎射，他又像雲幕後射出的閃電，把擊中之地變作焦土，不留一絲形跡，不作片刻延緩”。他所率領的軍隊都是蒙軍的精銳，“成吉思汗從隨身的所有軍隊中，有比例地從諸子手下抽調人馬，每十人他指派一人去追隨拖雷。他們是這樣的軍士：若戰爭風浪稍稍有響動，他們的胸膛中就燃起烈火，任何鎖鏈都拴不住他們任性之手，那怕他們的敵人是大海，他們也要把它埋葬在黑土深處”。
1221年二月，拖雷首先進軍到馬魯城下。志費尼說：“馬魯是算端桑扎兒（辛扎兒）的駐蹕地，大小人物的中心。在呼羅珊諸地中，它的幅員最廣闊，境內飛翔著和平、吉祥的鳥兒。它的首領人物之多，不下於四月的雨滴，土壤可與天堂相媲美。”世界文學名著《一千零一夜》，正是產生在馬魯城。蒙軍到來前，摩訶末免去了抹智兒木勒克的長官和宰相之職，將該職交給了巴哈木勒克。摩訶末在逃往裡海的途中，給馬魯人下達了一道聖旨，其大意說：“籤軍、士兵及將官當避難於馬兒哈堡的合罕及不能離開者當留在原地，韃靼軍至，均當隆重去迎接，接受一名沙黑納，聽從他們的指令，以保全自己的性命和財物。”這是公開號召馬魯長官臨陣脫逃，號召馬魯人民投降敵人。正是根據這道旨意，馬魯長官巴哈木勒克帶領一些人逃到馬兒哈堡，後又奔赴塔裡—赤—牙即兒堡，別的人也各按己見前往不同的地方，只有“那些在劫難逃者則返回馬魯”。當者別、速不臺臨近馬魯時，馬魯的代理長官“遣使去表示歸順和友善”；馬魯周圍的城市則接受了蒙古派來的沙黑納，向蒙古投降了。
不久，一個名叫不花的突厥蠻人率領一批突厥人出其不意地進入馬魯城，“城內很多反對向韃靼屈膝投降的人，都擁戴他”。那位馬魯的代理長官卸掉守城之職，不花獲得一支龐大的人馬。
摩訶末死後，馬魯原來的長官和宰相抹智兒木勒克“時而騎驢，時而步行”，從外地回到馬魯城。“馬魯的軍隊馬上效忠於他，不花也單獨去見他，得到寬恕。城內的突厥蠻人和氈的人，為數雖超過七萬，也服從他的領導”。
抹智兒木勒克的母親本是摩訶末的寵姬，後來被賞賜給他的父親。當時他母親已身懷有孕，因此他實際上是摩訶末的後代。摩訶末死了，摩訶末的幾個兒子下落不明，於是抹智兒木勒克“遂自視比丞相地位還高，一心幻想著算端的寶座”。他不僅奪取了馬魯的軍政大權，殺死了馬魯城投降派的首領，而且發兵進攻附近一些投降蒙古的城市，殺死了一些蒙古派來的沙黑納和當地的投降派。
這時，摩訶末任命的那位馬魯長官巴哈木勒克正在禡桚答而一帶，他主動去見蒙古人，把馬魯的局勢告訴他們，表示願意去那兒說降該城。他們贊同他的話，派他和七名蒙古人一起到馬魯去。他首先致函抹智兒木勒克說：“如果我們之間對職位的看法，以前有所分歧，那這一切現在都已成為過去。蒙古軍的力量是不可抗拒的，只有臣服歸順才能獲免。七千蒙古軍和一萬籤軍正在接近馬魯，而我是他們的同盟；他們在片刻間把奈撒和巴瓦兒的夷為平地。眼下，一來為同情心所驅使，二來期望我們言歸於好，我就此先遣使通知你，讓你不致頑抗下去，不致投身於毀滅的旋渦和沉淪的熔爐。”
這封勸降信送到馬魯後，開始也引起了不少波動。後來，抹智兒木勒克把巴哈木勒克的使者一個個拉到一旁，向他們打聽敵軍的情況，然後斬掉這些使者，派出了兩千五百名突厥兵去對付蒙古人。蒙古人被迫後退，在撤軍的路上殺死了巴哈木勒克，這個賣身求榮的投降派也沒有得到好結果。
馬魯的奮起抗戰激勵了其他花剌子模人，後來有一支八百人的蒙軍向馬魯進攻，有兩名花剌子模將領率兩千人打敗了蒙軍，使他們橫屍沙場，並活捉了六十人，拿他們到市區和市場上游行示眾，然後又處死了。
“正在此刻，成吉思汗派拖雷，帶領驍勇善戰的健兒和武士，出征呼羅珊諸州”。馬魯城外駐紮著一萬二千名突厥騎兵，他們是抹智兒木勒克反對派的軍隊，企圖奪取馬魯城，時常對馬魯進行襲擊。他們的營盤成為蒙古軍隊首先攻擊的目標。蒙古只派四百騎兵出戰誘敵，將突厥兵引入自己的埋伏圈，很快就打垮了這支追擊部隊。隨後，他們像一陣風似的襲擊突厥兵的營盤，把他們趕到河裡，像狼撲向羊群一樣輕而易舉地消滅了一萬多突厥人，搶掠了突厥人的幾萬匹牲畜。
第二天，1221年二月五日，拖雷率領他的主力部隊浩浩蕩蕩地開來了，七萬多蒙古軍紮下了成千上萬的營寨，馬魯城外變成了一片騎兵的海洋。拖雷親自率領五百騎兵來到馬魯的凱旋門，然後繞城一週，觀察地形。他用了六天時間進行巡視，察看外壘、城池、壕溝和城上的塔樓，發現這座城市是一座經得起攻擊的堅固堡壘。第七天，他把軍隊集合起來，向馬魯城發動總攻。拖雷跳下戰馬，高舉盾牌，走在部隊的最前面。蒙軍隨他前進，把衝出城門的敵人壓了回去。另一支馬魯兵從旁邊的城門衝出，在那裡把守的蒙軍也打退了他們的進攻。城中的軍隊一籌莫展，甚至不能把頭伸出城門。蒙古軍隊層層包圍了馬魯，馬魯人通宵警戒，形勢十分危急。
抹智兒木勒克剛回城不久，軍隊也是臨時湊集的，戰鬥力很差。他感到固守下去也只能是死路一條，於是在蒙軍總攻的第二天早晨就派了一名德高望重的教長去見拖雷。拖雷對他說了許多甜言蜜語，放他回城。然後抹智兒木勒克親自至蒙古營，拖雷答應讓他仍守舊職，赦免馬魯城民，並說想見見他那些助手，以便任命他們各種不同的官職。抹智兒木勒克信以為真，把手下的人們都召集到拖雷營中，拖雷下令全部逮捕了他們。隨後又命令他們交待誰是富豪，讓他們提供了一份二百人的名單。
“蒙古人接著入城，把市民不分貴賤統統趕到郊外。一連四天四夜，百姓不斷離城。蒙古人把他們全部拘留，把婦女和男子分開來”。“他們從丈夫懷中奪走多少美人兒！他們拆散多少姐妹和兄弟！多少父母因他們的清白女兒遭到蹂躪而發狂”！“蒙古人傳令：除了從百姓中挑選的四百名工匠，及掠走為奴的部分童男童女外，其餘所有居民，包括婦女、兒童統統殺掉，不管是男是女，一個不留”。
蒙軍從馬魯撤走後，藏身於溝洞中的人們爬了出來，共計有五千人左右。一支殿後的蒙軍隨著到來，他們把這些人趕到郊外，其中大半人又被投進了毀滅的深淵。1221年十一月七日，一些劫後餘生的人們又集中到馬魯，擂鼓造反，蒙古騎兵再次進軍馬魯，很快鎮壓了馬魯人的反抗，把能找到的人統統殺死。據當時人統計，馬魯經過這場劫難，前後被殺死一百多萬人，只有幾個人逃得性命，散到鄉間；城內除了十個或半打住了十年的印度人外，無一活人。
呼羅珊的另一座大城你沙不兒，由於也曾抵抗蒙軍的進攻，因此它的遭遇也像馬魯那樣悲慘。1220年九月，花剌子模沙摩訶末逃到這裡，因恐懼過度，他不斷拿韃靼軍來嚇唬百姓，慫恿百姓分散和離開，他說：“集中的百姓避不開，也打不退蒙古軍，蒙古如來到你沙不兒，這聞名的州郡，眾賽德爾的駐地，他們決饒不掉一個活人，而會讓所有人喪生刀下，你們的妻兒也會被貶為奴婢，那時再逃已來不及，不如你們現在就分散，那你們大部分人，至少你們中間一些人，可望得救。”
“然而，人類愛戀故土，背井離鄉好像魂離軀殼”，“所以，大家不同意分散”。者別、速不臺追擊摩訶末的軍隊來到你沙不兒後，你沙不兒城民表示向蒙軍屈服，供給蒙軍糧草，並接受了者別交給他們的一份成吉思汗文告。蒙軍離開後，你沙不兒及其周圍城市開始起來反抗蒙古人的統治，首先是徒思的籤軍殺死了蒙古人派到徒思的沙黑納，並把頭送到了你沙不兒。隨後你沙不兒人公開造反，蒙軍出現在哪裡，他們就派百姓到哪兒去襲擊他們。
正是在這種形勢下，成吉思汗派出的追擊摩訶末的第三支部隊——脫忽察兒的一萬人馬來到你沙不兒城下。脫忽察兒是弘吉剌部德薛禪之孫、按陳之子，是成吉思汗第四女禿滿倫的丈夫，《秘史》稱之為“赤窟古列堅（駙馬）”。他既不知道你沙不兒城民曾經投降過者別，也不知道當時你沙不兒的變化。於是他企圖用武力攻佔這座城市，而“城內的百姓鼓足了十分勇氣，因自己人多，蒙古軍少，他們時時出擊，進行交鋒”。第三天，雙方在一個城頭激戰，從城堞和壁壘發射方鏃箭和弩矢。由於“一個不幸巧合，一支飛矢使脫察哈兒（脫忽察兒）喪身塵埃，市民不知他是誰就結束了他的生命”。脫忽察兒的手下將領感到新失主將，兵力單薄，攻下這座大城比較困難，只好解圍退兵，沿途攻下徒思等一些小城市。
1221年四月，拖雷進圍你沙不兒，決心為他的妹夫脫忽察兒報仇。他一舉攻佔了徒思境內的所有村落，並命令自己的軍隊從幾程遠的地方搬運石頭，隨身帶去。他們的石頭像莊稼一樣堆成山，射石機以及其他武器都排列在你沙不兒城前。你沙不兒百姓見事態嚴重，派一個教長去進見拖雷，請求寬恕，同意進貢。拖雷一口拒絕了他們的要求，並把那位教長扣押在營中，不準回城。
四月七日，禮拜三拂曉，蒙古兵飲過戰鬥晨酒，一窩蜂似地向城邊湧去。戰鬥進行到禮拜五午禱時刻，壕塹已有幾處被填平，城牆也給打開了一個缺口。一隊蒙古兵在城頭豎起了旌旗，不少蒙古人一個跟一個地爬上城牆，但到黃昏時，他們又被守城的軍民趕了下去。到了禮拜六晚上，所有的城牆和城頭都被蒙古人佔領了，拖雷指揮他們湧下城頭，向城裡猛衝，市民們進行回擊，散入宮殿和宅院。最後，你沙不兒終於被佔領了。“成吉思汗之女，脫察哈兒（脫忽察兒）的長妻，此時帶領她的衛士入城，他們把活人殺光，僅剩下四百人，這些人因有技藝而被挑選出來，並被送到突厥斯坦”。拖雷命令把城池平毀，直到土地可以耕種為止，城內連一隻貓狗都不能留下。拖雷聽說在屠殺馬魯時，有些人藏在屍體中逃脫了，於是他下令割下每個受害者的腦袋，並將男人、女人與小孩的頭分開，堆成三座人頭塔。這種大屠殺整整進行了十五天，你沙不兒變成了一個巨大的殺人場，蒼蠅和豺狼、野狗和山鷹爭先恐後地跑到那裡，飽餐男人的胸脯、美婦的脖頸。臨離開這裡以前，拖雷還留下了四百伊朗人，命令他們把發現的人都殺光。
離開你沙不兒後，拖雷率軍去進攻也裡城。也裡在你沙不兒東北，相距有五天的路程。它四周環山，中間有一平原，村落間園田遍佈。也裡城的守城官殺死了拖雷的諭降使者，鼓勵部下奮勇抗戰。蒙軍從四面攻城，戰鬥異常激烈。到第八天，守城的長官戰死，城中有人主張投降。拖雷瞭解到城中意見不一，於是再次招降，說：立刻投降可以免死。城中軍民為了保全性命，果真立刻投降了。拖雷這次果真沒有進行全城性的大屠殺，只殺死了札蘭丁的官吏、士兵一萬二千人，任命了一位回教徒為長官，派一位蒙古將領鎮守。
當拖雷殘破呼羅珊各地時，成吉思汗進軍到塔裡寒山區。塔裡寒位於今阿富汗巴達克山省塔利罕縣。“該地的城堡叫納思來忒忽，除壁壘堅固外，還駐滿準備獲得英名的武士。儘管成吉思汗遣使者、使臣去召諭居民投降，他們卻不屈服，一心要廝殺戰鬥。蒙古軍包圍城壘，開動許多弩炮；他們不倦地行動，守軍也奮戰不休；雙方進行激戰，都使對方重創”。諸將攻打了六個月還沒有攻下。為此成吉思汗命令拖雷會師。拖雷的精銳部隊到來後，“成吉思汗乃驅俘虜下前敵，退者斬。蒙古軍造木架，運土成丘，高與敵壘等，置炮猛攻堡內。守者計窮，全軍突圍出走，騎兵竄山得脫，步卒盡殪”。蒙軍殺死了那些被捉到的敵軍，“沒有留下一個活人，把堡壘、城砦、牆垣、宮殿、房屋都拆毀”了。
總之，在1221年春夏的幾個月之內，成吉思汗、拖雷父子征服了呼羅珊的許多城鎮。