东征受阻之后，耶律大石改而西征。河中地区（中原称呼，包括乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦西南，唐朝时曾设河中府）自古富饶，成为大石的征服目标。
想要征服河中地区，必须征服西喀喇汗国，而西喀喇汗国是塞尔柱突厥帝国的附属国。西辽大军全面进攻东喀喇汗国，西喀喇汗国全军覆没。西辽大军乘胜追击，直逼西喀喇汗国首府撒马尔罕。西喀喇汗马合木求救于塞尔柱帝国苏丹（领袖名称）桑加尔。
桑加尔自以为是，号召中亚、西亚、河中地区的穆斯林十万大军，对阵耶律大石。耶律大石率军两三万，兵分三路，打败穆斯林联军。塞尔柱帝国此战之后，一蹶不振，数年之后被花剌子模彻底摧毁。大片的河中地区归于西辽，耶律大石的威名传至中亚。
