城破之前，摩诃末已从城内逃跑，成吉思汗便命耶律阿海留守城内，哲别、速不台率三万骑兵追击摩诃末；窝阔台和术赤、察合台进攻兀龙格赤；成吉思汗和托雷则向阿富汗推进，进攻巴里黑、塔里寒等地。
公元1220年七月，窝阔台率领五万兵马攻打乌尔根奇。乌尔根奇城守将忽马尔统率十一万大军日夜坚守。由于该城防卫工事十分坚固，蒙古军没有丝毫进展，只能在城周围安营扎寨。
待攻城器械齐备后，蒙古军立即发动了全面进攻。三千蒙古兵袭击了阿姆河桥，经过七天的激烈战斗，成功攻克乌尔根奇，十一万守军全部阵亡。城内的所有工匠和妇女、儿童均被当作俘虏送到蒙古，河中地区全部被蒙古军占领。
之后，察合台、窝阔台与主力军会师，在塔里寒加入成吉思汗的队伍；术赤则回到额尔齐斯河其辎重所在的营地。
摩诃末死后，他的儿子札兰丁纠集了一些残兵败将，企图继续和蒙古大军对抗。公元1221年，双方在印度河畔展开决战。蒙古军兵强势壮，札兰丁的六七万大军几乎全军覆没。札兰丁纵马跳入河中，与仅剩的四千余名跟随者一道逃往印度。