至元初年，忽必烈巩固对中原汉地统治后，立即着手恢复大汗对西道诸王的政治控制。他诏令窝阔台后王海都入觐，把察合台系诸王八剌从朝廷派回察合台兀鲁思，控制当地局势。海都以其父合失失能承袭汗位，即自己要求袭汗位为由，一直心怀不满，因此拒不入朝。至元五年(1268),海都在按台山挑起兵端，发生叛乱。次年，他与察合台兀鲁思汗位的八剌和术赤后王忙哥贴木儿在答剌速河谷举行忽里台，划分各自在中亚草原的势力范围及河中农耕区的财赋收入，联合反对大汗和伊利汗阿八哈。忽必烈为阻止海都势力的扩张，册封八剌为察合台汗国之汗，以争取察合台汗国服从中央夹击海都。察合台汗国军队在锡尔河击败海都，海都又求助术赤后王忙哥贴木儿，击败八剌。后来，海都请窝阔台孙乞卜察克调解，双方结盟，海都势力反而伸展到察合台汗国境内。八剌死后，海都立八剌子笃哇为汗。海都与笃哇勾结一起，在西北地区不断进行骚扰。二十二年，骚扰畏兀儿都城火州(吐鲁番高昌故城),大掠后退兵，以后又连续进犯畏兀儿地区。二十五年，海都、笃哇举兵东犯，次年春，掠称海，至杭海山，击败镇边宗王那木罕以及甘麻剌。进据和林。同年，忽必烈率军亲征。海都得知忽必烈亲征，急忙逃遁。忽必烈命伯颜负责西北军事。世祖去世时，海都已被逐出阿尔泰山之北。成宗即位后，从大德元年(1297)至四年，元军与海都、笃哇在北边又屡次交锋。大德五年，海都率察合台、窝阔台系后王四十余人大举东犯，与海山军大战于和林北迭怯里吉之地，海都军溃，后二月，再战于合剌合塔之地，又败。海都不得克而退，在路上得病死去。其子察八儿继立。

海都之乱

元代以窝阔台汗孙海都为首的西北蒙古宗王反抗元廷的军事斗争。蒙哥汗即位后，窝阔台系宗王失势，海都被谪封于海押立（今伊犁西），自以太宗嫡孙不得立，怀怨，曾阴附阿里不哥发难。至元元年(1264)，阿里不哥被平定后，又拒绝忽必烈征召，极力扩展个人势力，成为窝阔台后王首领，谋求自立为大汗。至元五年(1268)，结察合台后王八剌同忽必烈军挑起战端。六年，与八剌及术赤后王忙哥帖木儿等于塔剌速河谷聚会，划分各自势力范围，联合对抗忽必烈与伊儿汗阿八哈，海都被推为盟主。八剌死后，又扶植其子笃哇为察合台汗，屡联兵，对北起乞儿吉思、金山（今阿尔泰山），南至畏兀儿地、斡端（今和田）等元朝统治地区发动进攻，迫使元廷全力应付，在天山南北路与和林等地派驻重兵，耗尽大量人力与物力。二十四年(1287)，暗结东道诸王乃颜等，谋东西夹攻元军，因乃颜不久兵败，未竟。二十六年(1289)春，复进军杭海山（今杭爱山），击败元镇边宗王军队，占据和林（今蒙古国哈尔和林），闻忽必烈率大军亲征，始遁。终世祖一朝，战火不熄。至元末年，元军始将海都军逐过金山，牢固控制岭北地区，而天山南部防线则明显东移。成宗大德五年(1301)，又与笃哇纠合诸王40人率兵东越金山，再犯和林，为晋王甘麻剌、皇侄海山、太师月赤察儿及大将床兀儿等败于和林以北。海都身受重伤，死于归途。七年(1303)，海都之子察八儿与笃哇遣使入元，请息兵罢战，“通一家之好”。次年，双方约和，长达30余年之对抗始告终结。