1252年，奉其兄蒙哥汗之命西征，率领蒙古军队横扫波斯、美索不达米亚和叙利亚。他于1258年攻陷阿拉伯帝国首都报达，杀哈里发。1259年攻占叙利亚首府大马士革，但同年因蒙哥大汗去世而率领大部分军队回到蒙古本土，而余下的少部分军队于次年（1260年）进攻埃及时被马木留克军击败，未能征服埃及。不久忽必烈与其弟阿里不哥因争夺汗位而爆发内战，旭烈兀则在其征服的地区建立了伊儿汗国。伊朗佛教基本上消失，但在他統治時代，伊朗出現了大量吐蕃與畏兀兒的喇嘛，佛教活動再次出現，他的皇后是景教徒，因此基督教受到容忍可以信仰。

1252年，奉其兄蒙哥汗之命西征，率领蒙古军队横扫波斯、美索不达米亚和叙利亚。他于1258年攻陷阿拉伯帝国首都报达，杀哈里发。1259年攻占叙利亚首府大马士革，但同年因蒙哥大汗去世而率领大部分军队回到蒙古本土，而余下的少部分军队于次年（1260年）进攻埃及时被马木留克军击败，未能征服埃及。不久忽必烈与其弟阿里不哥因争夺汗位而爆发内战，旭烈兀则在其征服的地区建立了伊儿汗国。伊朗佛教基本上消失，但在他統治時代，伊朗出現了大量吐蕃與畏兀兒的喇嘛，佛教活動再次出現，他的皇后是景教徒，因此基督教受到容忍可以信仰。