阿里不哥的“保证”并没有阻止忽必烈准备战争。在很短的时间内，忽必烈在燕地驻扎了一支三万人的军队，巩固了他的北方基地；同时，他命令他的官员购买了一万匹马，运送到开平供军队使用；他还从今北京周围地区调拨了一万石大米运到开平。十几天之后，又从华北调拨了一支一万五千人的军队，从他的旧属地真定、北京和益都（山东省的一个重要地区）征调了一万套装备，包括毛皮帽子、长靴和裤子。同时，他设法加强了中国北部的边防。一支七千人的军队开往延安，另一支由忽必烈的儒士幕僚廉希宪率领，开往西安。廉希宪击败了阿里不哥在这个地区的主要支持者刘太平，并控制了该地区本来供应阿里不哥军队的粮仓。在取得这个胜利之后，他又向西进军，把阿里不哥的支持者驱逐出西北重镇凉州和甘州。同时，他派遣了一批精锐部队向南开往四川，牢牢控制了那个重要省份。这样，忽必烈的军队差不多已经肃清了中国西北和西南部的所有敌人。忽必烈慷慨地奖赏了立下战功的部下，也许是为了保证他们对他效忠，避免背叛行为。廉希宪被晋升为中书省右丞相，而合丹则得到了五千两银子和三百匹丝绸。其他官员也都得到了不同的赏赐。

    与此同时，阿里不哥也没有闲着。他要不惜一切代价维持和中亚的联系，他发动的主要攻势就是为了达到这一目的。他委派阿蓝答儿率军保护前往中亚的道路畅通。但是，忽必烈的军队严阵以待，准备对付他们。1260年末，合丹在中国西北部的重镇西凉截击了阿蓝答儿，彻底击垮了他的军队，并且把这个倒霉的阿里不哥的支持者斩首。阿里不哥的下一步工作是与中亚的察合台汗国结成直接联盟。察合台的孙子阿鲁忽是阿里不哥的追随者之一，因此，事实上阿里不哥和那一地区的蒙古统治者有着直接的关系。此时，察合台汗国的可汗，察合台的另一个孙子哈剌旭烈兀刚刚死去，因此阿里不哥劝阿鲁忽赶往中亚，抢夺察合台汗国的汗位。忽必烈也有相同的想法，也想用一个自己中意的候选人，察合台的另一个孙子阿必失合填补中亚的权力真空，并且帮助阿必失合返回中亚。但是，阿里不哥的军队设法拦截并且扣留了阿必失合，最后把他杀害了。阿鲁忽比较幸运，他终于到达了目的地，并被立为察合台汗国的可汗。阿里不哥此时似乎在中亚有了一个极为宝贵的盟友，一个可以为他提供急需的谷物和其他补给品的盟友。只要阿鲁忽掌握权力并和阿里不哥保持良好关系，阿里不哥就有机会和忽必烈一争高下。控制察合台汗国及其资源，或者至少与其保持良好关系，对阿里不哥是至关重要的。

    可是，阿里不哥还未能确定察合台汗国的可汗是否为坚定的盟友，便在1261年和忽必烈的军队进行了一场生死之战。拉施都丁继续指责阿里不哥口是心非，挑起战争。他写道，阿里不哥并不想与忽必烈媾和，反而调兵遣将准备战争。这位波斯历史学家指出，到1261年秋天，阿里不哥已经“养肥了他的战马”，于是鬼鬼祟祟地前去与忽必烈对抗。“彼食言败约，复引兵来攻合罕①。当彼逼近当时戍守边境之移相哥（忽必烈的一个将军）时，遣使来告云：彼正来降，以此使也松格无备，突以兵袭之，击溃其军。”拉施都丁继续写道，得知阿里不哥的背信弃义，忽必烈立即集合他的军队准备作战，在11月，两军在昔木土脑儿②发生冲突。阿里不哥的军队被击败，被迫撤退。然而，十天之后，他们便又重新聚集起来，与忽必烈的军队作战。接下来的战斗在蒙古东部兴安岭西侧一带进行。此战双方打了个平手。忽必烈没有亲自参加这次战斗，阿里不哥的军队可能只是与忽必烈的一小部分军队交战，因为，虽然这最后一战并非决定性的，但是忽必烈毫无疑问已经完全控制了蒙古，并且对阿里不哥的叶尼塞基地形成了巨大压力。

    阿里不哥这时不得不向他的中亚“盟友”求助。在他进入中亚的一年间，阿鲁忽已经成功地粉碎了对他政权的攻击，并掌握了这个地区的资源。阿里不哥急于得到察合台汗国的物资供应，于是让阿鲁忽全权负责该地区的征税工作，他根本没有想到阿鲁忽最后竟然会抗命不遵。阿鲁忽当然希望留下货物、马匹和贵重金属供自己享用。当他得知阿里不哥处境不利时，便开始挑战他从前的盟友，拒绝与之分享他已经征收到手的赋税收入。当阿里不哥的特使抵达他的地盘，并且请求分享一部分税收收入的时候，他采取了先发制人的行动。特使变得越来越不耐烦，要求立即分割赋税收入。阿鲁忽被迫采取行动，处死了他们，于是陷入了和他的统治者的冲突之中。