蒙哥即位后，除了狠狠打压异己派外，还剥削了他们的兵力，收回他们的封地，现在，蒙古帝国的兵力主要集中在拖雷家族。他命忽必烈全权经理漠南汉地，领治蒙古、汉地民户。黄河流域、西夏故地以至吐蕃地区尽属忽必烈统辖，作为南下伐宋的跳板。另外，以高僧海云掌管释教，以道士李真常掌管道教。

时值国内局势动荡不安，各地武装反抗力量日渐增多。针对这种形势，蒙哥一方面对义军进行镇压，另一方面采取一系列措施规范蒙古权贵的行为，安抚汉民。继任汗位伊始，蒙哥宣布，凡朝廷及诸王滥发的牌印、诏旨、宣命全部收回；严格诸王大臣乘驿制度；诸王不得擅招民户；诸官署不得以朝觐为名赋敛民财。还常常谕戒群臣：“尔辈若得朕奖谕之言，即志气骄逸，志气骄逸，而灾祸有不随至者乎？尔辈其戒之。”

这些措施，在一定程度上缓和了社会矛盾，但治标不治本，效果并不理想。蒙哥自幼接受的是正统的蒙古贵族式教育，头脑中特权思想极其严重，因此无法体会到汉家那种“民为贵、社稷次之，君为轻”的治世胸怀。在位期间，蒙哥多次对功臣、亲王、子侄们进行封赏，把蒙古帝国进一步推向濒临分裂的边缘。

不但紧握朝中大权，“凡有诏旨”， 蒙哥“必亲起草，更易数四，然后行之”。与秦始皇的躬决大政相比，也是有过之而无不及。

即位不久，蒙哥把几位兄弟召集到汗帐里，对整个蒙古帝国的事体做了细细安排。他对几个弟弟说：“虽然我被大家拥戴为蒙古帝国的第四任大汗，召开第二次忽里台会议时，你们也看到了，有的宗王没参会，有的宗王心怀异志。你们是我的同胞手足，以后大家应该齐心协力，为我分忧解难。”

“我们都听从大哥的安排。”几个兄弟齐声答道。

“身为大汗，掌控蒙古帝国的汗权，倘若寸功未立的话，上对不起含笑九泉的父亲拖雷，下对不起蒙古帝国的黎民百姓。窝阔台执政时，曾发起以拔都为统帅的第二次西征，横扫斡罗斯。我们拖雷家族也一定要建立更大的功业。旭烈兀，你用兵如神，大家有目共睹。我想时机成熟时，让你率军进行第三次西征，讨伐伊斯兰世界。”

“兄弟一定听从大哥的调遣，勇往直前，决不辱没拖雷家族的荣誉。”旭烈兀双手致礼，微微躬身说。

“沙漠以北地带，由阿里不哥、末哥辅佐我掌管。这都是圣祖传下来的基业，一定要掌管好，决不允许败在我们手里。忽必烈是众兄弟中最有韬略的。我想把漠南汉地都交给你管辖，等旭烈兀第三次西征结束后，我们再去收拾残宋。”

“我们一定殚精竭虑，决不辱没大哥的使命。”忽必烈、阿里不哥和末哥答应道。

接到受命后，经过仔细了解，忽必烈知道自己肩头上的担子还是蛮重的。漠南汉地包括原来金朝、西夏的全部和南宋的部分领土（即今内蒙古以南、长江以北的地区），土地、人口都是蒙古草原的几倍。几年来，漠南饱受蒙、金战争的创伤尚未愈合，又经过斡兀立海迷失皇后摄政三年的横征暴敛，这片地区被蹂躏得赤野千里、生灵涂炭，政事凌乱如麻。

不久，蒙哥降诏曰：“凡军民在赤佬温山南者，皆听从皇弟忽必烈统辖统领。”明令戈壁沙漠以南汉地都由忽必烈总管，这是他最初的管辖范围和权限。如此安排，蒙哥显然是让忽必烈替他执掌漠南军政大权，以对付窝阔台、察合台系诸王等敌对势力。

当晚接到诏令后，忽必烈及潘邸谋士为之手舞足蹈，在府邸大摆筵席而庆贺。直喝到东方欲晓时分，赴宴的客人在酒足饭饱后渐渐散去，忽必烈这才发现主要谋士之一姚枢没有赴宴。他心生疑窦，等宴会结束后，便匆匆赶到姚枢寓所，忙问其故：“顷者诸臣皆贺，汝独默然，何耶？”

姚枢回答：“今天下土地之广，人民之殷，财赋之阜，有加汉地者乎。军民吾尽有之，天子何为？异时廷臣间之，必悔而见夺。不若唯持兵权，供亿之需，取之有司，则势顺理安。”

闻听此言，忽必烈恍然大悟，深知虑所未及，说：“不过诏书已下，我该如何办是好啊？”

“你以不能胜任为由，主动把民、财大权还给蒙哥，只掌管兵权就可以了。按照大汗的旨意领兵作战，即能建功立业，威名远扬，又不致引起大汗的猜忌。”

忽必烈冷眼盯着姚枢，没有回答，姚枢的提议是他万万没想到的。

“若有好事者向大汗奏报，说王爷专权于一方，不利于蒙古帝国的安危，大汗起疑心后，把授予您的权力全部收回，到时您岂不是两手空空？”

“你的意思，我违抗大汗的诏命，把领治汉地的军务让给别人。”

“不是如此。”姚枢摇了摇头说：“我的意思，漠南和汉地还是由王爷接管，不过只管军务，把民务和财赋由别人管理。”

“倘若百姓不属于我管理，那庞大的军务开支从何而来？”

“这点王爷不必担心，大汗自会委派他人管理，赋税照样交上来。军务所需，可以向蒙廷支取便是。这样才势顺理安。”

忽必烈立刻走出姚枢寓所，细细思忖片刻，感觉姚枢所言极是。忙派一员心腹飞驰和林，将姚枢的意见上奏给蒙哥，请求他收回行政大权，只留统兵之权。蒙哥欣然批准，大概他早已有这个想法了吧。

自请唯掌军事，避免了蒙哥与忽必烈之间的权力过早发生冲突，以部分权力之失换取了人身安全的政治前途之得，给忽必烈在总领漠南期间留下大展宏图的空间。

宛如他的祖辈、父辈，蒙哥心中也澎湃着强烈的征服欲。他率领蒙古铁骑，耀兵炫武，横扫欧亚大陆无敌手，马鞭所指，无不臣服。在他的征战下，蒙古帝国的疆域出现前所未有的辽阔。

早在1216年，成吉思汗曾向金国降将郭宝玉咨询夺取中原的策略，宝玉答曰：“中原势大，不可忽也。西南诸藩，勇悍可用，宜先取之，借以图金，必得志焉。”正是受这个伐宋战略的启发，蒙哥制定的灭宋之策正是先取四川，再取湖北荆襄之地，然后沿着长江朝东西方向进军，与自北向南进攻的大军合攻南宋都城临安。

随后，遵照成吉思汗拓展疆土、开藩建汗的遗愿，蒙哥首先把征伐的目光投向蒙古帝国的东方和南方，希望像祖父成吉思汗那样，缔造一个战无不胜的“战神传说”。酝酿之后，便制订出具体的征讨计划。

1251年，蒙哥派遣三弟旭烈兀为西征军统帅，进行第三次西征，踏着先辈们的足迹，继续降服那些未曾降服的诸州。然后，派遣二弟忽必烈主管漠南汉地军国庶事并率军征伐云南，对南宋实行战略包围。蒙哥则留守蒙古本土和林。

据拉施特说，蒙哥从“旭烈兀的天性中看出了霸业的征候，并从他的作为中知道他的征服者的习惯”。这大概是指旭烈兀野心勃勃且骁勇好战吧。

由于，波斯境内尚有木剌夷国、黑衣大食国保持独立，不肯向蒙古帝国称臣纳贡，因此蒙古帝国悍然发动了第三次西征，也是最后一次规模宏大的西征。这次西征主要征服的对象是亦思马因派宗教王国、巴格达和叙利亚。

蒙哥则把灭亡南宋的任务留给了自己，正如他自己所言：“我们的父兄们，过去的君主们，每一个都建立了功业，攻占过某个地区，在人们中间提高了自己的名声。我也要亲自出征，去攻打南家思（南宋）！”

时年三十七岁的旭烈兀被蒙哥委以第三次西征重任后，便着手整合军队：四个兀鲁思汗须从汗国的兵力中抽出十分之二来，西域四部（过去由绰尔马罕、拜住先后率领的驻伊朗军队，以及由塔亦儿拔都、撒里率领的前往克什米尔和印度的军队）全部服从旭烈兀的指挥调令。

同时，按照蒙古传统，成吉思汗诸子、诸弟和诸侄也派部队随军从征。此外，考虑到木剌夷人占领了许多山城堡垒，蒙哥还特意从汉地（契丹旧地）签发一支由汉人著名的攻城能手郭侃率领的炮手、火焰放射手、弩手千人队随军出征。这支千人队伍，在后来的攻城略地中发挥了不可估量的威力。

当时的火炮既能平射也能曲射，平射能打二百五十米左右，曲射能打一百米左右。放在冷兵器时代而言，它们的破坏性足以秒杀一切器械。

组建完第三次西征军后，蒙哥连忙派出急使，宣布保护哈拉和林和别失八里之间的牧场，从首都哈拉和林一直到阿姆河流域旭烈兀西征军路径之处，所有的草地和牧场都被划为禁牧区，一切牲畜都被禁止在那里放牧，以免牧场受害或草地受损，来保证西征大军途中有足够的草料。“所有花园一样的山区和平原均被封禁，不许畜群之齿在那里嚼草。”于是，沿途的草木变成了“不得接近此树”的种类，甚至拿一片叶子喂牲口的人，都被没收了牲口。

另外，在后勤供应上，则命蒙古那颜们以及西部诸属国属部的波斯官吏为西征军每位士兵提供一塔合儿面粉和一皮囊酒，作为军粮。另外，要保证西征军每到一站都有充足的粮食和换乘的马匹。而且，预计西征军通过的道路上，荆棘瓦砾要清扫干净，江河上架起桥梁，渡口备下船只，以保证西征大军畅通无阻。

1252年七月，旭烈兀命令将领怯的不花率领一万两千名骑兵担任先遣部队。而旭烈兀则仍滞留于哈拉和林，继续筹建主力西征军，为西征做好充分的准备。期间，诸宗王带来食物和礼品，前来为他践行。

当旭烈兀把西征诸事都安排妥当，到蒙哥的大金帐中辞行。蒙哥对旭烈兀刚勇果决且不乏鲁莽的性格，依然放心不下，出于手足之情，叮嘱他说：“从阿姆河两岸到密昔儿（埃及）国土尽头的广大地区内都要遵循成吉思汗的习惯和法令。对顺从你命令和禁令者要赐予恩惠、礼物，而对于固执顽抗、桀骜不驯者，要把他们连同妻妾、全家老少和族人一起推倒在受暴力压制和屈辱的沙漠中，要摧毁从忽希思丹和呼罗珊起的各处堡寨。”

尤其重要的是，蒙哥在给旭烈兀灌输征服叙利亚的思想时，并没有打算把他所征服之地作为封地赏赐给他，而要他“完成这些大事后，就返回本土来吧”。

另外，蒙哥还交代旭烈兀在西征途中要特别体恤关爱属地百姓，说：“你还应在一切事情上以真知灼见为准绳。要免除农民漫无节制的徭役和粮税，让他们过上幸福的生活。让被毁的地区重新繁荣起来，以伟大的神的力量征服敌人的领地，使你们的夏营地和冬营地更加增多。”

通过这些话，可以看出蒙哥希望减免压在百姓身上繁重的税赋，使经受过战火施虐的战区重焕生机，这说明他是一个体恤百姓的君主。

1253年十月，带着蒙哥的重托和信任，旭烈兀率领西征军两万直属部队和一万攻城部队正式踏上西伐的征程，以短程观光旅行的方式，一路向前缓慢推进。为了在战场上得以锻炼，异母弟雪别台也随军西行。

自此，旭烈兀离开了生养他的蒙古草原，也离开了蒙古贵族之间的钩心斗角，到一片全新的天地去开拓自己的世界了，并成为蒙古帝国扩张史上最后伊尔汗国的缔造者。西行途中，蒙古黄金家族的各宗王的从征军不断汇入，使旭烈兀的西征军阵容逐渐壮大。

当蒙古西征军行至别失八里时，旭烈兀得到一直镇守在阿塞拜疆的拜住和绰儿马罕的三万人马。行至阿力麻里时，察合台汗国的监国兀鲁忽乃派遣台古歹儿斡兀立率军组成西征军的左翼；成吉思汗次女扯扯干别吉派出儿子不花帖木儿和大将阔阔亦勒该率部队组成西征军的右翼。西征军抵达金帐汗国时，拔都的继任哲别儿哥可汗也派出自己两大藩属部队：白帐汗斡儿答之子忽里、蓝帐汗昔班之子八剌海和秃歹儿斡兀立率领的部队，作为整个大军的前锋。

随着各路从征军陆续汇入，旭烈兀可以调动的西征军已达十五万。

1254年夏，旭烈兀率领着西征大军经过阿力麻里，到达土耳其斯坦。1255年，西征军屯驻土耳其斯坦期间，发生了一件不幸的事。当蒙古西征军到达撒马耳干时，随蒙军西行的幼弟雪别台突然失踪，当蒙古人费尽周折在一个山沟里找到雪别台的遗体时，看到他被砍数刀，死状非常狰狞。旭烈兀一看就知道乃木剌夷国的刺客所为，发誓让他们血债血还。

冬天，蒙古西征军抵达阿姆河时，旭烈兀命令河面上所有船只停运，结舟为桥，使西征军马顺利渡河。为了犒赏船主们，旭烈兀令国王免去了他们平常从渡河舟楫征收的过河税，使船主们如释重负。渡过阿姆河后，发现森林里有许多老虎出没，旭烈兀狩猎的兴致油然而生，便命令士兵摆开圆形阵势，围猎老虎。因马匹害怕老虎，他们骑乘大夏骆驼，此举捕获了十只老虎。

在阿姆河的波斯南岸，蒙古西征军受到新属臣们派来代表们的夹道欢迎：从察合台汗国统治者兀鲁忽乃监国、行尚书省行政长官马思忽惕及法尔斯萨尔古尔朝阿塔卑的代表们一直到小亚细亚的塞尔柱克人凯·卡兀思二世和乞立赤·阿尔斯兰四世的代表。

冬去春来，1257年春，旭烈兀的西征军再次启程，向木剌夷国渐渐逼近。其实早在1243年，拖雷曾引军过境，只在城外劫掠一番便离去，没有发生正面交锋。

为了保证西征行动万无一失，旭烈兀决定采取稳扎稳打、步步为营的策略，因为即将攻伐的是一个刺客之国，西征的声势早已远扬在外，估计蜂拥而至的刺客们早已窥探着蒙军的举动，伺机对旭烈兀或其他蒙军高级将领下手。因此西征大军行动较为迟缓，从1253年秋出发，到1256年渡过阿姆河，用了三年时间，才到达波斯国。