蒙哥死后，蒙哥的两位弟弟忽必烈和阿里不哥，为争夺大汗的兵戎相见。此时，察合台世系再一次站位错误，察合台世系联合窝阔台世系支持拖雷的幼子阿里不哥，共同对付忽必烈以及其支持者旭烈兀的伊利汗国。
阿里不哥败亡之后，窝阔台的孙子海都在这次大战当中迅速崛起，他及他的后人，为了重振窝阔台世系夺回蒙古汗位，继续和拖雷系的元朝和伊利汗国争斗不休，而察合台汗国则曾一度沦为了窝阔台世系的附庸。
察合台汗国后来分裂为东西两个汗国，两个汗国后来发展各有不同，西察合台汗国形成了帖木儿帝国，东察合台汗国之后又形成了亦力把里、叶儿羌汗国，后被准噶尔取代。
窝阔台世系、大汗和窝阔台汗国：
