从1211年开始，木华黎辅佐成吉思汗伐金。他于1211年攻取德兴，第二年，他率兵包围抚州，在野狐岭大败金军40万。1215年，蒙军攻克金中都后，成吉思汗在1217年8月，下诏封木华黎为王、太师，都行省承制行事，赐予他誓券、黄金印。又把弘吉剌、亦乞烈思、兀鲁兀、忙兀等十支部队以及契丹、蕃、汉等部队，一并交给他指挥。成吉思汗对木华黎说："你的封国由子孙相传，世世代代永不断绝……太行山北面，我自己筹划治理，太行山以南，你好自为之吧。"并将自己出行所用的九牌大旗赐给木华黎，对诸将说："木华黎以此旗发出的号令，就像我亲临到场时发出的号令一样。"
这以后，木华黎改变了蒙古军过去对中原地区单纯的掠夺策略，开始谋求对攻占地区的长久占领。同时他更加注重以世袭高官等手段去拉拢当地割据武装的头面人物，并招揽任用各族的有才之士，为日后蒙古人入主中原奠定了基础。从1217年到1223年，他收降了河北、河南和山东等地一些重要州府，几乎扫平了中原地区的金军力量，基本将中原平定。在1221年8月，木华黎率兵经西夏南下，攻占陕西。在1223年3月，渡过黄河后，木华黎不幸病卒，终年54岁。临终前他对儿子说："我为国家建立了伟大的功业，身穿铠甲，手执武器将近四十年，东征西讨，没有什么可遗憾的，只恨汴京还未攻下！你要努力啊。"至此他带着遗憾走完了他的戎马生涯。
