而真正使得成吉思汗名流千古的原因则是后来的西征之举，一二零六年春天，蒙古贵族们在斡难河（今鄂嫩河）源头召开大会，诸王和群臣为铁木真上尊号“成吉思汗”。但晚清以前，元、明及清中前期的汉文史集中，并无上尊号”成吉思汗“的记载，元史太祖本纪记载诸王群臣为上尊号“成吉思皇帝”。同时代南宋彭大雅编《黑鞑事略》记载也记载为成吉思皇帝（“其主初僣皇帝号者小名曰忒没真僣号曰成吉思皇帝”），彭是南宋出使蒙古联络夹击金朝的使臣。元代李志常《长春眞人西游记?卷上》也记载为“诏曰成吉思皇帝敕眞人邱师”。1998年发现的元代银质鎏金文“盐山圣旨牌”亦书曰“天赐，成吉思皇帝圣旨，疾”。西方的史集中则记载为成吉思汗，并传入中国，导致自晚清时始汉文史集中（如《海国图志》、《蒙兀儿史记》、《蒙古纪事本末》，《新元史》等）出现两者并用或者独用成吉思汗的记载。正式登基成为大蒙古国皇帝（蒙古帝国大汗）这是蒙古帝国的开始。遂颁布了《成吉思汗法典》，是世界上第一套应用范围最广泛的成文法典，建立了一套以贵族mingzhu为基础的蒙古贵族共和政体制度。
成吉思汗立国后，势力益盛，实行千户制，建立护卫军。开始对外发动大规模征服战争。经二十余年与西夏的战争，屡创西夏军主力，迫西夏国王乞降，除金朝西北屏障以顺利南下攻金。六年，亲率大军伐金，开始了为时二十四年的蒙金战争。首战乌沙堡（今河北张北西北）获捷；再战野狐岭（今河北万全西北）、会河堡（今怀安东南），歼灭金军大量精锐；又战怀来（今属河北）、缙山（今北京延庆），大败金军十余万；重创金军于东京（今辽宁辽阳）、西京（今山西大同）、居庸关等地。后不断改变战法，分兵三路攻掠中原腹地及辽西地区。
成吉思汗九年三月，集兵大都（今北京）城下。料一时难以克城，遂遣使逼和，迫金朝奉献岐国公主、金帛和马匹，引兵退出居庸关。六月，以金朝迁都南京（今河南开封）而“违约”为藉口，乘金人心浮动及憋军哗变降蒙之机遣部将三摸合拔都、石抹明安率军，会合降蒙乣（jiǔ辽、金、元时代对被征服北方诸部族人泛称）军进攻中都，以围城打援和招降之策，于次年五月克城。为适应攻城需要，成吉思汗采纳部将建策逐步建立炮军，攻城以炮石为先。后来攻城作战，一次用炮即达数百座，迅即破城。同时，为吸取各民族的先进技术四处掠夺工匠艺人，一城即掠数万。随后建工匠军，设厂冶铁制造兵器。在通信联络上创建“箭速传骑”，日速数百里，军令传递和军队调遣速度增快。善于发挥骑兵之长，有“蒙古旋风”之称。
成吉思汗十二年，成吉思汗封木华黎为太师、国王，指挥攻金战争，自率主力返回蒙古准备西征。直接导致成吉思汗西征的原因就是花剌子模事件，根据记载花剌子模讹答剌城的海儿汗杀死了蒙古汗国的499名和平商人，其国王摩诃末又武断地杀死了成吉思汗派去交涉的正使。
这成为成吉思汗西征的导火线。
如何看待成吉思汗西征，古今中外一直有不少争议。蒙古族是个马上民族，他们在马背上降生，在马背上成长，甚至在马背上死亡。成吉思汗是个马上皇帝，他跨马挥刀统一了蒙古草原，攻下了金朝的中都，又将马蹄所到之处视为自己的领土，掠夺人口和财物，为自己的子孙经营一片理想的领地，这确实是成吉思汗西征的真正目的。
但是西征的事情并不是那样的顺利，因为在此之前成吉思汗与几个儿子间居然发生了关于汗位继承的问题。
成吉思汗诸子之间发生了一场察合台关于术赤的出身与汗位继承问题的争吵：术赤是不是成吉思汗的亲生骨肉，并非当时争论的焦点，其关键在于究竟由谁继承汗位。能否使自己的事业发扬光大，是成吉思汗考虑问题的出发点。在这场冲突中，成吉思汗确定三子窝阔台为汗位继承人，主要就是从zhengzhi稳定和个人才能方面考虑的。同时它说明当时蒙古汗位的继承还没有实行嫡长子继承制，而是保留了一些原始社会末期推举制的痕迹：从嫡子的“贤者”中选拔继位者，最后由库里台大会予以确认。正是这种汗位继承制度，导致了成吉思汗死后蒙古皇族的皇位之争。
术赤是长子，当时关于他是不是成吉思汗亲儿子的争论，使成吉思汗不想让术赤继承汗位而导致同室操戈骨肉相残。察合台是孛儿帖生的二儿子，打起仗来不失为一个勇士，有不服输的性格。不过他鲁莽、好斗、残忍，成吉思汗知道他不是继承自己事业的材料。窝阔台是老三，论战功和勇敢他都不如两个哥哥。可是他比两个哥哥聪明，能体察成吉思汗的心思，为人也随和，不参与兄弟之间的争斗，从不对继承汗位表现出任何热衷。正是这一点，使他得到成吉思汗的信赖，并把汗位传给了他。
确定了汗位继承人之后，成吉思汗于次年春季，成吉思汗派遣的蒙古使团到达花剌子模王国，强迫摩诃末苏丹签订与蒙古的条约。条约签订后，花剌子模城市讹答剌长官杀死路过此城的一支来自蒙古的由五百人穆斯林组成的商队，夺取货物，仅有一人幸免于难逃回蒙古，成吉思汗派三个使臣前往花剌子模向摩诃末交涉，结果为首者被杀，另外二人被辱，成吉思汗更加愤怒，决定入侵花剌子模。
一二一八年，成吉思汗派大将者别灭西辽，杀死西辽末代皇帝屈出律，平定西域。西征花剌子模进兵路上的障碍被扫除了。
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