大蒙古国初期，察合台的封地“自畏兀儿地起，至撒麻耳干和不花剌止”①。他领有自畏兀儿之边至河中的草原地带。成吉恩汗曾命他掌管札撒和法律，他将蒙古习惯法强制推行到穆斯林地区，是一个“令人敬畏的统治者”。同时，作为大蒙古国镇守西域地区的地位最高的蒙古宗王，在畏兀儿以西也有着重要的作用和相当的影响。但是，终察合台之世，他的兀鲁思始终是作为大汗藩臣的封地存在的，不论是在其父成吉思汗时期，还是在其弟窝阔台时期，他的身份一直都是大蒙古国的藩臣。他也一直视蒙古国大汗为宗主。其弟窝阔台被推举为大汗时；在即位典礼上，是他率领诸王、大臣首先向大汗行了九叩跪拜之礼，再次确定与大汗的君臣关系。
成吉思汗占领撒麻耳干和不花剌地区后，任命最早归降的回回人牙剌瓦赤为地方长官，管理河中地区。当时，察合台只能管理草原地区自己的封地，对大蒙古国所有的由牙剌瓦赤管理的州郡、城镇，却没有行使行政管理的权力。到了窝阔台时期，随着他在这一地区势力的增长，影响的扩大，便开始试图扩大封地范围，将势力伸展到国家控制的地区。一次，他越权擅自更换河中某些州郡的长官，被牙剌瓦赤告发，窝阔台发出圣旨质问了他，并责令他作出解释。他不得不承认错误。并回答说：“我考虑不周，轻举妄动，我没有什么可回答的，既然合罕命令我写出来，我就把这件事写出（这）一些。”由于他道了歉，大汗原谅了他。为了缓和地方官与宗王的矛盾，窝阔台也同时将牙刺瓦赤调往汉地，同时将那些地方送给察合台作了他的封地。牙刺瓦赤与察合台的矛盾正是国家与藩王利益冲突的反映，个别人事调整并不能从根本上解决问题。牙刺瓦赤的职务后来由他的儿子马思忽惕伯（麻速忽）接替，他依然是把这一地区的税收，送往大汗的宝库。
窝阔台死后，情况有些变化。在察合台的干预下，六皇后乃马真氏取得了在新汗即位前执掌朝政的权力。窝阔台的老臣镇海、牙剌瓦赤和他的儿子马思忽惕伯受到了打击，汗国在各地的统治秩序遭到破坏，诸宗王乘机乱下敕令和发放牌符，以扩大自己的领地和权限，汗国对他们的控制相对削弱。这就为察合台在河中地区扩张势力提供了条件。
古代风景画鉴赏1242年。察合台死。根据他生前的安排，由他的孙子哈剌旭烈兀（察合台的长子木秃坚的儿子）继为兀鲁思统治者。1246年贵由即大汗位，他与察合台的第五个儿子也速蒙哥关系密切，于是他用大汗的权力，以“儿子还在世上，孙子怎么能当继承人”的理由，改变了察合台的安排，让也速蒙哥掌管了察合台兀鲁思。1251年蒙哥继立为大汗，又改变了贵由的安排，重新让哈剌旭烈兀代替也速蒙哥。哈剌旭烈兀死于返回兀鲁恩的途中，他的妻子兀鲁忽乃哈敦（斡亦剌部脱劣赤驸马之女）根据蒙哥的诏敕，杀了也速蒙哥。立其年幼的儿子木八剌沙为汗，自己则代行对兀鲁思的统治权。
1260年，忽必烈与阿里不哥间因争夺汗位爆发了战争。忽必烈派遣拥戴自己的察合台后裔阿必失合（阿必失哈，察合台曾孙，他的长子木秃坚次子不里的儿子）去察合台兀鲁思夺权，途中被阿里不哥擒获。而在双方交战中，阿里不哥兵败，退回谦谦州。忽必烈切断了和林与中原汉地韵联系，导致漠北粮食、物资供应紧张。失去汉地粮食、武器、物资供应，对阿里不哥是个致命的打击，为了摆脱困境，他只好把目光转向西方。察合台兀鲁思所在的地区有富饶的农业区，可以弥补因失去汉区带来的损失，解决漠北的实际困难，进一步控制察合台兀鲁思就显得更为重要。于是，阿里不哥派出察合台的孙子阿鲁忽（察合台第六个儿子拜答儿之子）取代木八剌沙管理察合台兀鲁思。与他结成联盟，要求他提供援兵和给养，并派兵驻守阿姆河，以防旭烈兀增援忽必烈。
阿里不哥为了取得察合台系的支持，将原属大蒙古国的察合台封地以外的河中州郡也划归阿鲁忽管辖，就使察合台兀鲁思汗取得了对河中和突厥斯坦地区的实际控制权。察合台兀鲁思在这一地区的地位也因而发生了变化，为察合台汗国势力的发展创造了有利条件。
阿鲁忽成功地夺取了对察合台兀鲁思的统治权。按照阿里不哥的意图，向河中地区发展势力，河中和别失八里的大蒙古国地方官和军事将领都降服了阿鲁忽，阿鲁忽也就掌握了原来合大汗对河中和突厥斯坦的管理权。后来，哈剌旭烈兀的妻子兀汗鲁忽乃也从阿里不哥处回到察合台汗国，阿鲁忽遂娶她为妻。“察合台汗国自阿鲁忽即汗位后，成了活动于中亚历史舞台的可观势力。究其原因，盖因阿里不哥欲与忽必烈争夺汗位，亟待在察合台汗国里扶植一名傀儡，为他防守西境、征集给养，提供兵源。这等于拱手把原来属于大汗的管理河中和突厥斯坦的权力奉送给了阿鲁忽。蒙古亲贵之间的内讧使远离朝廷的大臣、异密们无所适从，不得不归降于阿鲁忽。阿鲁忽实际上是在占有了大汗河中、忻都之边的军队之后，才变得强大起来的。但是，他的强大的同时却播下了反抗阿里不哥的种子。阿里不哥为反对忽必烈才扶立阿鲁忽，现在他自食其果了”②。
阿鲁忽取得察合台汗国统治权的同时，也将属于大汗控制的河中和突厥斯坦地区的土地、人口、军队据为已有，他的力量顿时强大了，野心也随之膨胀了。这突如其来的巨大利益足以使他改变初衷，于是他同阿里不哥的矛盾也就随之产生了。
阿里不哥派遣他的目的并不仅仅是争取察合台汗国的支持，更重要的是通过他代表自己控制在河中和突厥斯坦的大蒙古国的辖地和属民，以支持他对忽必烈的战争。不意阿鲁忽看到阿里不哥无力控制河中地区，他也就不情愿将到手的财富、土地、人口、军队再交到阿里不哥手里。于是当阿里不哥的使者到河中和突厥斯坦地区征集财物、武器和马匹时，双方的矛盾、冲突终于爆发了。阿鲁忽扣留了阿里不哥的使者，夺取本属大汗的财富，背叛了当初自己为己效劳且承认其权力的蒙古国大汗阿里不哥。
表面看来，阿鲁忽的行为是对这次使臣征收财富产生的贪欲所致，实则它有更为深刻的原因。如果这批财物得以运往阿里不哥处，就等于阿鲁忽承认了大汗对河中和突厥斯坦地区的所有权，阿鲁忽占有这一地区的土地、财富、人口、军队就是非法的，这是一个涉及到察合台汗国根本利益的大事，是察合台汗国能否在亚成为一个强大的势力的关键之一。他需要尽可能地削弱大汗在这一地区的势力，加强自己对这一地区的控制，使自己成为这一地区的真正主人。于是他采取了扣留阿里不哥使者的行动。
虽然夺取河中等地区是阿鲁忽的既定目标，但事情发生得如此突然还是他始料所不及的，于是与阿里不哥闹翻后下一步应如何安排也是他不能不立即作出决定的问题。于是，他召集大臣，商讨对策。大臣们说：“在抓起使者之前，应当商议，而如今我们既然已经与阿里不哥成了敌人，（唯一的）出路就只能与他彻底决裂并效力于忽必烈合罕。”③于是，他向忽必烈遣使，表示了对他的拥护和支持。阿鲁忽的投靠，对忽必烈当然是求之不得的好事，这样，他的势力就可以从东到西联成一线。此时，旭烈兀也有使臣到达。于是，忽必烈也分别向两人遣使，并根据情况作出了新的军事部署：“从质浑河到密昔儿的大门，蒙古军队和大食人地区，应由你，旭烈兀掌管，你要好好防守，以博取我们祖先的美名。从阿勒台的彼方直到质浑河，可让阿鲁忽防守并掌管兀鲁思和各部落。而从阿勒台的这边直到海滨，则由我防守。”④同时，给了阿鲁忽一道圣旨和一个牌子。
忽必烈与阿里不哥的做法不同，他没有再次申明河中和突厥斯坦为大汗所有，而是通过圣旨，承认阿鲁忽对这一地区的统治权，一方面使自己得到了阿鲁忽的支持，进一步孤立了阿里不哥，一方面使阿鲁忽的权力正式得到了大汗的认可，此事大约发生在中统三年（1262）春。忽必烈的这一安排使察合台汗国得以发展、强大并取得了与钦察、伊利诸汗国相同的地位。但是，此时的察合台汗国依然不是独立的国家，它仍然是大蒙古国的藩国。
阿鲁忽向西与钦察汗国争夺，势力伸展到花剌子模和今阿富汗北部地区。1266年，阿鲁忽死。兀鲁忽乃再立木八剌沙为察合台汗国的君主。当阿里不哥战败投降后，忽必烈又派察合台的重孙八剌（又作八剌合，察合台之子木秃坚的次子也孙都哇之子）回到察合台汗国，让他辅佐木八剌沙管理汗国并配合大汗军队平定海都之乱。
八剌在聚集力量之后，曾按忽必烈的旨意进攻海都，双方各有胜负。后在窝阔台的另一孙子钦察斡忽勒的调解下，两人和解，八剌巩固了自己在察合台汗国的统治地位。于是，他公然与大汗分庭抗礼，“他驱走了大汗委任的统治东突厥斯坦地区的异密木古鲁克，代之以自己的属臣别克迷失。忽必烈派出一支六千人的骑兵援助木古鲁克复位，但在八剌合（即八剌）三万大军的优势兵力威胁下，不得不退兵罢战。这些事件荡涤了大汗在突厥斯坦势力的最后残迹，标志着独立自主的察合台汗国的崛起”⑤。
1269年，海都主持在塔剌思召开了一次忽里勒台，海都与八剌结为安答，并决定向阿姆河南发展势力，共同攻打伊利汗国的阿八哈汗。他们一度占领了呼罗珊的大部分和今阿富汗的一部分地区。但是，后来窝阔台方面的人中途撤走，八剌吃了败仗，1270年撤回。当他的势力削弱时，海都以援助为名匆匆赶来，并包围了八剌的营帐。虚弱的八剌惊惧而死。海都主持了他的葬礼，并操纵了他的国家。此后，察合台汗国在海都的控制下，先后立了尼克拜（捏古伯）、秃花帖木儿和都哇为汗。
都哇长期配合海都与元朝对抗，成为元朝西北的最大反叛势力。1301年，海都死。因为都哇由他所立，他自认为对都畦有恩，遂将窝阔台汗国的事务交由都哇安排处理。都哇有意立了不孚众望的海都长子察八儿，引、起了窝阔台汗国内部诸王的不合，都哇乘势控制了窝阔台汗国。同时主动向元廷请和，结束了数十年的战争。从而树立了自己在察合台汗国蒙古贵族中的威望。
1307年，都哇死，子宽彻即位。1309年，宽彻死，非都哇系的塔里忽（察合台五世孙）乘都哇诸子年幼之机做了察合台汗。但是，都哇的威望使得任何非其直系的察合台后裔继立的合法性受到责难。因此，塔里忽遭到了诸王和异密的反抗。为了确保自己的地位，塔里忽阴谋除掉都哇的子孙。在危难之际，都哇的幼子怯别请求兀赞把阿秃儿予以支持、保护，他们密谋趁塔里忽举行宴会之机，突然袭击，杀死了塔里忽及其诸子、那可儿，收编了他的军队和官员，夺回了都哇家族对汗国的统治权。窝阔台系诸王也曾想乘察合台汗国内乱之机，使被废黜的察八儿复辟，被怯别击败。都哇的后裔保住了察合台汗国对中亚的控制权。他遣使向元武宗海山报告了一切，得到海山的赞许，察合台汗国使被废黜的察八儿复辟，被怯别击败。都哇的后裔保住了察合台汗国，继续保持了由都哇、宽彻与元廷建立的友好关系。
1309年，怯别召集忽里勒台，决定由其驻守在哥疾宁地区的兄长也先不花继承汗位。后来，也先不花迁往阿力麻里，怯别则驻守河中，汗国实际上分成东、西两部。怯别所统的中合亚今乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦汗和阿富汗北部地区属西察合台汗国；也先不花控制的中国新疆兴维吾尔自治区，中亚的七河流域及伊赛克湖以东地区属东察合台汗国，也称作“蒙兀斯坦”。而东部的也先不花为宗主。
也先不花曾有意东进与元朝争夺，元仁宗皇庆三年（1313）在天山东部被元军击败，遂停止向东的军事行动。1315年，怯别统率大军转而向阿姆河以南的伊朗高原进兵。
也先不花和怯别死后，东、西部分别由他们的两个兄弟笃来帖木儿和塔尔麻什里管辖。并曾以大军侵入印度，取其北方诸州，围攻德里。这时的察合台汗国已达到了发展的巅峰。
笃来帖木儿之后，继立者先后为不赞（1334）、靖克失（1334-1338）、也速帖木儿（1338-？）、阿里算端（1340-？）、孛罗谟罕默德（1342-？）、哈赞（1343-1346或1347）、答失蛮察（13467-1347）、明安忽里（1348-1358）、帖木儿沙诸汗。这时，察合台汗国进入衰微阶段。诸汗在位时间都很短暂，其中的阿里算端和答失蛮察则是窝阔台后裔。突厥贵族的势力逐渐控制了河中，察合台汗只是他们所立的名义上的最高统治者。
古代画扇1358年，突厥贵族发生内讧，察合台后裔秃黑鲁帖木儿（图黑鲁铁木儿）在蒙古朵豁剌惕（杜格拉特）氏贵族的支持下，进兵河中，击败了突厥贵族，迫使他们归顺，然后留下自己的儿子叶里牙思火者（又作伊里亚思）为河中总督，收回了察合台系对河中的统治权。但是，叶里牙思统治的时间并不长，当初追随秃黑鲁帖木儿进攻河中的蒙古巴尔拉斯家族的帖木儿（又被称为跛者帖木儿、瘸子帖木儿或帖木兰）打败了蒙古军队。驱逐了叶里牙思，另立察合台系宗王哈比勒沙为傀儡。1370年，帖木儿宣布自己为君主，正式登上王位，处死了哈比勒沙。察合台汗国被肢解。
叶里牙思逃到阿力麻里后，继其父秃黑鲁帖木儿为汗。并在蒙古朵豁刺惕家族的支持下，同跛者帖木儿争夺河中。他死后，朵豁剌惕家族的卡玛鲁丁一度夺取了察合台后裔的王位，卡玛鲁丁死后，秃黑鲁帖木儿最小的儿子贺则尔霍卓（黑的火者）作了这个残存的察合台汗国的王。他不得不承认河中跛者帖木儿的地位，并通过和亲的方式，与他达成了某种程度的谅解。这时的察合台汗国事实上已经从历史舞台上消失。由黑的火者控制的残存的察合台汗国，在《明史》中被称为“别失八里”。
注释
①《世界征服者史》第一部分Ⅳ。
②刘迎胜《阿里不哥之乱与察合台汗国的发展》，载《新疆大学学报》1984年第2期。
③《史集》第二卷《成吉思汗的儿子察合台传》。
④《史集》第二卷《成吉思汗之子拖雷汗之子忽必烈合罕纪》。
⑤李一新《察合台汗国的历史分期》，载《贵州师大学报》1986年第3期；参见（苏）巴托尔德《蒙古入侵时期的突厥斯坦》。