自成吉思汗死后，第三个儿子窝阔台系继承了大汗，但窝阔台汗的儿子却因大汗而死，窝阔台汗失去了大汗。蒙古建议召开库里台大会，支持拖雷的长子蒙哥出汗。自从拖雷后裔蒙哥当选蒙古大汗以来，窝阔台的后裔逐渐失去了潜力。海都是窝阔台汗的孙子，也就是此时被封在蒙古以西的海牙里 。
忽必烈长期被分配到中原，接受儒家思想的影响，积极准备汉化改革，这与蒙古保守派如海都格格不入。 蒙哥汗死后，忽必烈得到汉族儒家士子的支持，占领漠南中原自力更生。海都支持阿里不哥和忽必烈争夺汗位，最终失败。 但海都希望大汗属于窝阔台后代，于是积累实力，与钦察汗国合作，图谋与忽必烈争夺蒙古帝国大汗宝座。成吉思汗曾经说过，只要窝阔台有一个吃奶的后代，他就比别人优先继承，所以他不断试图反对忽必烈。
直接起因
因为窝阔台汗密谋分裂蒙古帝国，试图入侵忽必烈的汗位。忽必烈随后派察合台后裔八刺返访合台汗国争夺汗位，企图引起西部诸王内乱，使其集中精力摧毁南宋战争。令忽必烈惊讶的是，海都虽然与八刺初激战，但立即和好。海都统辖叶密立(今新疆额敏东南)原属窝阔台和贵由封地，于元五年(1268年)发动叛乱，建筑窝阔台汗国。随后，与昔里吉、乃颜等叛乱宗王交相侵扰西北地区，以至于忽必烈征调攻宋伯颜军北上平叛。
西北举兵
到元五年(1268年)，海都一部游东向，进入岭北，驰突蒙哥之子玉龙答失所统巴邻部众多 。这可能只是一个偶然的事件，但立即驻扎在蒙古高原的忽必烈军队被视为海都叛乱的信号。于是漠北元军出兵，在北庭击败叛军，追杀阿里麻里(今新疆霍城县西北)。叛军随后逃到2000多英里外，祖先下令停止追击 [5] 。直到这时，海都似乎还在努力避免与忽必烈军正面作战，所以才从阿力麻里西撤。海都西奔引起了当时察合台汗国唐鲁思汗八刺的恐惧。八刺深恐海都西渡锡尔河，夺取河中，因此迅速出兵拦截，两军在锡尔河畔相遇，
元朝北部形势
元朝北部形势
战争发生了。八刺先胜，海都在获得术赤后王的援兵后再次出战，大败八刺。八刺军退到河里，准备全军再战。
为避免河中地区城郭遭到更大的破坏，海都派合丹(窝阔台子)的儿子钦察与八拉约和。元六年(1269年)春，术赤唐鲁思、察合台唐鲁思、窝阔台唐鲁思三方将与塔拉思河联盟。三方同意：相互结合为“答案”；河中三分之二分为八刺，其余三分之一属于海都和蒙哥帖木；国王各自返回山区和草原，不得进入城郭地区，不得在农田上放牧牲畜，也不得向城郭居民征用；农业定居区的管理仍由快速和突然负责；为了增加八刺的牧场、土地和军队，海都将派兵援助八刺西越阿姆河入侵伊利汗阿八哈的领土。
第二年(1270年)春天，八刺从河中西攻呼罗珊。伊利汗阿八哈在也里(今阿富汗赫拉特)附近用计打败了八拉军。八刺败退河，不久就死了。察合台孙聂古伯(撒里班之子)被海都立为察合台唐鲁思的新汗，察合台唐鲁思成为海都的附庸。海都获得对突厥斯坦和河流的控制权后，对元朝的态度逐渐强硬，开始了直接对抗和争夺天山南北元朝的阶段。
对峙争夺
至元八年(1271年)，忽必烈命北平王那木罕在阿力麻里开府。至元十年(1273年)，那木罕趁察合台汗聂古伯与海都不和，发兵征讨。聂古伯去世了，不花帖木儿(察合台第七子合答海之子)继位为察合台汗，不久也去世了，八刺之子真哇即位。两汗均由海都援立。到元十一年(1274年)，元廷设立了畏唐儿断事官；增加调端、鸦儿看(今新疆莎车)等驿站 。到元十二年(1275年)正月，忽必烈连续下达34条追捕海都、杜哇金、银符凡的诏书。拘留的目的和标志加剧了双方之间的冲突。大约在12年(1275年)夏天，窝阔台系的王和忽(贵由子)沿着塔里木沙歧南缘进入蒲昌海(即罗布诺尔，在今天的罗布泊西)，切断了元朝通往巴达黑伤山的驿道 。
杜哇和他的兄弟没有带领士兵围攻八里，也应该在这个时候；他们很可能与河忽分道，沿着天山南麓和塔里木沙漠北缘东袭，然后穿过天山，直到他们失去了八里城，一度占领了这座城市。不久之后，从破碎的不失八里南移，退居哈拉火州(今新疆吐鲁番以东) 。鉴于海都、杜哇东进的情况，元廷派昔班出使海都，诏之罢兵。元十二年(1275年)7月，诏安童以行中书省、枢密院事，增援阿力麻里，帮助那木罕镇。海都被前班说动，退伍，设立驿站；这时，安童率领部队征服了火和王的部落，占领了他所有的财物和行李 。
平定北方
到元十四年(1277年)春，叛军从吉利吉思、谦州大本营南进，与林北鄂尔浑河、土拉河相聚。夏天，漠南元军击败驻牧应昌翁吉拉贵族只儿瓦台响应昔里吉叛乱后，绝漠增援和林地区。七月，伯颜奉诏统领岭北诸军平叛。元军在土拉河和鄂尔浑河连胜叛军。吉利吉思输了，比如昔里吉。到15年(1278年)，元军在唐麓岭(今唐努山)以南巡航，逐渐形成了对吉利吉思的军事包围。到元十六、十七两年(1279-1280年)，双方不断战斗，元军一度进入位于叛王巢穴的谦河(今叶尼塞河上源)和武速水(今叶尼塞河上游支流乌斯河流域)。这时，叛军已经失去了继续作战的能力。连叛王中最强的脱帖木儿也认为战争僵持，士兵厌战 。于是叛王之间发生了内讧。昔里吉和撒里蛮互相攻杀。至元十九年(1282年)，他们先后赴阙谢罪，长达七年的昔里吉之乱结束。
至元十七年(1280年)，术赤后王忙哥帖木儿病死。第二年，脱蒙哥继位为金帐汗，将被拘留的木罕送回 。至元十九年(1282年)，昔里吉乱平。改封北平王那木罕为北安王的元廷。那木罕东归后，似乎主要驻扎在岭北。察合台诸王阿只吉负责突厥斯坦方向的经略 。岭北局势逐渐平静，但岭西正在酝酿一场新的战争。元十五年后，元政府不断向别失八里增兵，力图收复天山南路诸城。海都也逐渐改变了多年来一直遵守的支持和观望立场。到元十七年(1280年)，和忽子秃古灭攻哈拉火州，掠夺附近地区。到元十八年(1281年)，刘恩率领元军击败海都部将，进入调解；第二年，前来攻城的海都部王被击退。到元二十年(1283年)，海都遣八把率众三万攻调端，刘恩以众寡不敌，破围退师。虽然元军失去了调解，但元朝的“游击军”从元朝21年(1284年)进入可失哈尔地区的事实判断，至少北道的曲先(今新疆库车)此时仍被元军控制 。
正是在收复调解后，海都再次向元廷表示愿意和解，遣返了被拘留在窝阔台唐鲁思的安童和石天林 。至元二十一年(1284年)三月，那木罕、安童相继回到漠南。但元朝不愿轻易放弃天山南路。海都没有得到预期的反应。到元二十二年(1285年)，杜哇，不思麻领兵十二万，击败诸王阿只吉，进入哈拉火州的大都保护所。围城之战持续了六个月。城中食尽。火赤哈儿也护献女求和。都哇解去 。元廷遂派伯颜西巡，取代阿只吉，负责不失八里的军事工作。
到元二十三年(1286年)，海都以偏师袭击阿勒台山，率领主力从阿里麻里东进，在马纳思河(今玛纳斯河)与元军作战，击败元军，掩杀哈密。畏唐儿也护火赤哈儿此时驻扎在哈密，战死。此后，甘肃省永昌也被护移治。海都很快就回来了。元军重驻畏儿之地。调解也回到了元朝的控制之下。到元二十四年(1287年)，西北地区相对平静，但东北地区爆发了铁木格调赤斤后王乃颜的叛乱。直到大德十年(1306年)，海都之乱的余波才终于结束。