然而海都不知道的是，察合台汗国被忽必烈亲率的主力袭击，情况同样糟糕。
察合台汗国是四大汗国中实力仅次于钦察汗国的存在，占据了河中大部，号称控弦二十万。
可问题是，察合台汗国的战争准备严重不足。那么大的地盘，要将兵力全部集中起来，短期内绝对做不到。
三月下旬，忽必烈渡过塔里木河，在库车和察合台汗笃哇调集的八万骑兵决战。忽必烈在战前，首先给笃哇传达了圣旨，说他忘恩负义，是大蒙古国的叛逆，让他投降。
笃哇又惊又惧，部将们也都是犹豫不决。毕竟忽必烈是大元皇帝，他们虽然反对忽必烈，可此是直接面对忽必烈亲率的大军，仍然感受到反抗的艰难。
可是笃哇还是决定打。打还是希望，不打，他就只能被送往大都，他的汗国，也将被忽必烈吞并。
于是，库车大战爆发了。
这是数十年以来，整个世界最大规模的骑兵决战。
忽必烈用从李洛那里学来的战术，利用火器狠狠挫败了笃哇的士气，然后利用骑兵围堵，用步兵军阵掩护汉军火器兵，三者结合的持续的进逼轰击，打击笃哇士气，不断给笃哇放血。
终于，有大将开始背叛笃哇，带着成千上万的骑兵投降忽必烈。
到了第三天，笃哇被逼无奈，只能发起决战。
结果可想而知，笃哇大败，死伤数万，投降数万。就是笃哇自己，也被高丽大将高铭射伤耳朵，最后仅率数千骑兵逃走。
忽必烈乘胜北上，渡过特克斯河，直逼察合台汗国的都城：苹果城（阿力麻里）。
而笃哇眼见苹果城不守，只能带着家属和汗庭官员西逃。一边召集其他兵马。
逃入察合台汗国的海都，惊闻笃哇大败西逃，也不敢再去苹果城了，只能也往西逃走。
于是，忽必烈在南，安西王在北，这对祖孙一南一北的往西追击。而海都汗和笃哇汗则是一起西逃。
四月初，逃到河中重镇恒罗斯的笃哇汗，身边终于又聚集了赶来汇合的八万多兵马，这才惊魂甫定。
海都汗闻讯后，也逃到恒罗斯，两军汇合，只剩下十万人了。
四月中旬，忽必烈的大军终于到了恒罗斯河东岸，与恒罗斯城不到十里距离。
同时，胜券在握的忽必烈派快马告诉孙子安西王，让他的大军不用来恒罗斯汇合，而是渡过伊犁河，绕过巴尔喀什湖，攻入钦察汗国，吸引钦察汗国主力东来。
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