正当第三次征金取得胜利之际，从蒙古本土克鲁伦大本营传来了消息，乃蛮部塔阳汗之子古出鲁克逃往西辽后，西辽主直鲁古汗收留了他，并把自己的女儿嫁给了他，古出鲁克做了西辽国的附马。西辽主直鲁古年老志衰，日好游乐，不理政事，国事日非。西边毗邻的花剌子模国王摩诃末崛起，开始了他征服河中、策反西辽的活动。摩诃末暗中联络古出鲁克。古出鲁克见西辽主直鲁古地位动摇，面临崩溃，因此，他假意进言说：
“我离开我的国土和人民已经很久了，成吉思汗现在正同金国作战，我听说我的许多部民和军队都流落、分散在故地，他们要是听到我的音讯，便会聚集起来反抗敌人。如果您准许我去，我将他们召集起来为您竭诚效力。”
直鲁古听信了他的假言，准许他去了。古出鲁克回到乃蛮旧地，收聚残部，很快组织了一支强有力的军队，然后与花剌子模国王摩诃末秘密协议，双方进军西辽。结果，1211年古出鲁克迫使直鲁古投降，篡夺了西辽皇位。
此时，另一位残敌、蔑儿乞部脱黑脱阿之子忽图等人在成吉思汗征金后，认为老营空虚，有机可乘，便率领残余人马返回阿尔泰山以西一带活动，祠机卷土重来，如与古出鲁克联合，对大蒙古国的危害将更大。因此，老营守将急报成吉思汗。
另外，原已归顺的林木中百姓秃马惕部发生了叛乱。他们囚禁了到那里选30名美女的万户长豁几赤诺颜。
成吉思汗得报后返回大本营。他立即派熟悉秃马惕部情况的忽都合别乞前去调解，但秃马惕首领不听，又囚禁了忽都合别乞。于是成吉思汗派孛罗忽勒前往。
秃马惕部与乞儿吉思为邻，居住在贝加尔湖以西的密林里。该部百姓骁勇善战，且素有美女。孛罗忽勒出征时，该部首领已死，其妻孛脱灰塔儿浑管理着秃马惕百姓。蒙古军到达秃马惕地界后，孛罗忽勒亲自引3人为前哨，沿密林小路走在军前，夜间探路时，被秃马惕望哨者截断后路，活捉而被杀。
成吉思汗得知这一消息，大怒，要亲自出征，被孛斡儿出和木华黎劝止，另派朵儿伯多黑申前去镇压。成吉思汗命令：“从严治军，祷告长生天，降服秃马惕！”
朵儿伯多黑申领旨，行军前在各路口委派了探哨人，以少数军队虚张声势，迷惑敌人，大军主力则沿野牤牛穿行的小径前进。他严令军士：出征军人，如有胆小害怕者，打！每人要背负10根木杖，再备斧、锛、锯、凿等器械，穿林开路，出奇不意，直插敌营。于是，在秃马惕百姓毫无准备、正在宴饮之时，蒙古军突然出现，迅速降服了秃马惕部，救出了豁儿赤诺颜和忽都合别乞。
成吉思汗下令，在秃马惕百姓中选取100人赐予孛罗忽勒家中，让他们侍奉孛罗忽勒遗骨。又令豁儿赤选取美女30人将孛脱灰塔儿浑赐给忽都合别乞为妻。
与此同时，成吉思汗派速必台将军出征，纤灭残敌忽图等人：1217年春，速必台率军出发，一直追到楚河击败忽图残余势力，最后全歼敌人。蔑儿乞残余敌对势力的消灭和秃马惕部叛乱的平服，使大蒙古国的统治更加巩固，蒙古后方得以安宁。
1218年，成吉思汗令哲别率两万骑兵征讨西辽的古出鲁克。
西辽，蒙古人称“合剌契丹”，是公元1125年金灭辽王朝后，由辽太祖耶律阿保机第八代孙耶律大石在1131年建立的国家。其疆域北至巴尔喀什湖，东至今新疆西部，东南抵和阗，西南接阿姆河，西达咸海，都城在虎思斡耳朵（今吉尔吉斯斯坦共和国托克马克附近）。耶律大石在位时，拥有20万军队，是个不可忽视的军事强国。但他死后（1143年）不久，宫廷内为争夺皇位，互相残杀。乃蛮的古出鲁克逃到西辽后，使用阴谋手段夺取了皇位，做了西辽的古儿汗。他上台后，对内横征暴敛，鱼肉人民，排斥异教徒，取缔伊斯兰教，激起了西辽百姓的强烈反抗，因而其统治极不稳固。
当古出鲁克得知蒙古军队出征西辽的消息后，自知大势已去，便使用惯常的逃跑方式，企图保全性命。他在蒙古军未到之前，就率兵马出逃了。哲别将军抵达西辽哈失哈儿城（今新疆喀什），立即发布告示，宣布宗教信仰自由，得到西辽人民的拥护。而古出鲁克所到之处，均遭西辽百姓的抵抗，他已无藏身落脚之地。古出鲁克无奈，被逼逃向巴达哈伤（今阿富汗东北巴达克山境内）山谷。
此谷崎岖不平，行走十分艰难，蒙古军无法深入追击。为此，哲别寻找当地猎民，与他们达成协议：如能捉住古出鲁克，送交蒙古军，蒙古军不再向猎民索要任何军需物品。
猎民因此包围古出鲁克及其部卒，将其捉拿，交给蒙古军。哲别下令就地处死。至此，西辽灭亡，大蒙古国的疆土与花剌子模相连接。
成吉思汗消灭了西辽，但东边又出了一个大辽国。原来投降蒙古的耶律留哥手下将领又搞叛乱，1218年9月，他们占领高丽江东城，建立大辽国。成吉思汗派蒙古军东征高丽，高丽国与蒙古军议和。1219年攻下江东城，叛军全部投降。
至此，成吉思汗大蒙古国的周围已大致安定，南方已委派木华黎全权伐金，成吉思汗想借此机会稳定内部，逐步发展与周边国家的商业贸易关系，增强蒙古国力，为进一步扩张打下基础。
