这次西征对年轻的旭烈兀意义重大，使他积累了实践经验和政-治资本。
自窝阔台汗死后，蒙古诸王公就处在权力的激烈争夺中。
1248年窝阔台之子贵由死，旭烈兀联合拔都等人积极拥戴蒙哥。
挫败了海迷失派系的阴谋，使蒙哥在1251年的忽里勒台上夺得大汗之位。
在随后蒙哥打击窝阔台系势力中，旭烈兀受命监视持有异议的失烈门等窝阔台系宗王的动静。
蒙哥坐稳大汗之位后，便积极筹划进一步扩张，身为同母兄弟的忽必烈、旭烈兀都得到积极的培植。
忽必烈负责征伐南宋事务，旭烈兀则成为西征大军的统帅。
1253年，奉命进行第三次西征，于1256年率主力西征波斯，灭木剌夷国。
1258年，攻破巴格达，擒获阿拔斯王朝哈里发，灭阿拉伯帝国，震动伊斯兰世界。
1259年，进攻叙利亚，组成了蒙古—拉丁同盟，连破阿勒颇、大马士革等城，兵锋直抵加沙。
后因得知蒙哥死讯，遂统军东返，留驻波斯，余部兵败艾因·贾鲁战役，宣告了蒙古人向西扩张的终结。
1262年，又与钦察汗别儿哥争夺外高加索地区。
1264年，受忽必烈册封为伊利汗，建立伊利汗国，并致力于巩固在波斯的统治。
1265年，旭烈兀逝世。
旭烈兀在西亚的征服活动，改变了该地区的政-治版图及各宗教、教派的力量对比，影响欧亚各地乃至非洲。
伊利汗国同元朝的紧密联系，使丝绸之路畅通无阻，加快了神州四大发明西传的速度。
而回回炮、阿拉伯数字、阿拉伯历法等流入神州，旭烈兀更是居功至伟。
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