“十三翼之战”后，铁木真失败，被迫退到鄂嫩河去。由于札木合生性狠毒，用极其残酷的手段处死战俘，引起了部下许多人的不满。他们毅然脱离札木合，投奔到铁木真那边去。铁木真虽然失败了然而就实力看反而更壮大了。

宋庆元二年（1196年），从属于金王朝的塔塔儿部反叛，金章宗遣丞相完颜襄率军征讨。铁木真联合克烈部王汗，以“为父亲报仇”的名义，率军在斡里匝河（今蒙古乌勒吉河）上游击溃了塔塔儿部，使塔塔儿部从此一蹶不振。战后，金王朝授铁木真封铁木真为“札兀惕忽里”（军统领之职），使他可以用金王朝属官名义号令蒙古部众。铁木真接受了金朝的封职，在蒙古乞颜各部中的威信更高，权力更大。

宋嘉泰元年（1201年），铁木真又在呼伦贝尔海剌尔河支流帖尼河之野（即今海拉尔河支流莫尔根勒河），击败以札木合为首的塔塔儿、弘吉剌、合答斤等十一部联军，史称“帖尼河之战”。宋嘉泰二年，铁木真与王汗联军又在阔亦田（今呼伦贝尔哈拉哈河上源一带）最终击败了联军，取得了阔亦田之战的胜利。接着招降了呼伦贝尔一带的弘吉剌等部。至此，西起斡难河上流，东至大兴安岭以西的蒙古高原，都被铁木真控制了。

札木合势力的衰败，铁木真汗权地位的巩固，在蒙古草原上形成了蒙古部的铁木真汗、克烈部的王汗、乃蛮部的太阳汗之间三足鼎立的局面。克烈部首领王汗在札木合的挑拨下，与铁木真的矛盾日益加深。三年，王汗率大军与铁木真战于合兰真，铁木真因寡不敌众而败，部落由好几万人被打败至4600人。不久，铁木真又重整军马，乘敌不备突袭包围王汗的窝鲁朵城营地。经过三天三夜的激战，终于攻灭了强大的克烈部。

接着，铁木真消灭了四部塔塔儿，占领了呼伦贝尔高原。接着，铁木真率大军西进，攻灭乃蛮部，乘胜追击太阳罕子屈出律、札木合、蔑儿乞。残余的蒙古部贵族的势力相继被征服。一直与铁木真为敌的札木合，被随从缚送铁木真，被铁木真赐以自尽。开禧二年（1206年）春，铁木真又越阿勒台山（今阿尔泰山），进入乃蛮北部兀鲁黑塔黑地区，其汗不欲鲁汗被擒，乃蛮北部也灭亡。塔塔儿部的灭亡，标志着东部蒙古各部已被铁木真征服，又经过几次的战斗，陆续消灭了蒙古高原诸部落。至此，铁木真在1205年完成了中国蒙古草原的统一。

铁木真统一蒙古各部之战，在战争中充分显示了铁木真的雄才大略和高超的军事指挥艺术。他在战略上藐视一切敌人，注重分清敌友，近交远攻，力避树敌过多；并重视掌握敌情，以作到知己知彼，百战不殆；同时强调集中优势兵力，分割包围敌人，达到各个歼灭；在战术上机动灵活，惯于实施远程奇袭，速战速决，或者佯退诱歼，在运动战中歼灭敌军；这一时期创建的“鱼鳞战术”，成为战争指挥艺术的优秀遗产。铁木真的卓越军事才能，还表现在蒙古各部统一战争中的军事组织能力，统御天才，知人善任，恩威并济。

西夏天庆十二年（1205年）三月，蒙古军以西夏收纳蒙古的敌人桑昆为借口，第一次发动了对西夏的战争。此次战争历经一个多月。蒙古大军一路南下，先后攻取力吉里寨（今宁夏中卫境）、瓜州、沙州等地。因为天气转热，暑气将盛的缘故，铁木真引兵返回，途经落思城时，又掠夺大量人民和牲畜等。这次战争是蒙古一次试探性的攻击，目的在于试探西夏之虚实，并未有扩大疆域的战略意图，因为蒙古对西夏的军事实力以及西夏和金的联盟关系还是有所忌惮的。

宋开禧二年（1206年），铁木真在斡难河畔的蒙古贵族会议被推举为大汗，建立了蒙古汗国，被尊称为成吉思汗（意为强盛伟大的君主） 。

第二年秋天，铁木真又以西夏不肯称臣纳贡为由，亲自率领大军第二次进攻西夏，这次进攻的目的是迫使西夏解除与金国的盟约而臣服蒙古。夏襄宗李安全调集右厢诸路军奋勇抵抗，五个月后，蒙古军因粮草匮乏而退兵。宋嘉定二年（1209年）秋天，铁木真亲率蒙古军第三次发动了对西夏的战争。蒙古军从黑水城北翰罗孩西关口攻入西夏，并占领翰罗孩城。夏襄宗李安全派太子承被担任主帅，大都督府令公高逸为副元帅，领兵5万，前往迎战蒙古军。结果，西夏军大败而逃，副元帅高逸也被蒙古军擒杀。成吉思汗命令蒙古大军乘胜追击，直入西夏腹地，包围了中兴府。时至九月，成吉思汗派人招降李安全，正当和议未果之时，天连降大雨，河水暴涨。蒙古军掘开水渠引来黄河水灌入中兴府城内，洪水将中兴府变成了一片汪洋，城中居民淹死无数，城墙濒临倒塌。此时，西夏军心涣散，已无法再坚守城池。危难之中，李安全派使臣前往金国求救，金帝卫绍王完颜永济不仅不发兵，反而幸灾乐祸地说：“敌人相攻，是我大金国的福气呀！”等不来金国的援兵，李安全只得作罢。十二月，大河决堤，中兴府城墙被水冲垮，河水四散。蒙古军营帐也为水所淹，成吉思汗只得下令撤围。但是在撤军之前，再次派被俘的西夏太傅西壁讹答到城前劝降。万般无奈之下，夏襄宗安全登上城楼与其隔水相见，当面订立盟誓，立下城下之盟。

两国相约和好，西夏把公主许配给成吉思汗，并向成吉思汗称臣。另外，每年要向蒙古纳贡，进献大批骆驼、鹰隼和纺织品等物品。这次战争使得西夏由联金抗蒙转变为了附蒙攻金，同时也为蒙古大军以后讨伐金国和西征奠定了坚实的基础，使成吉思汗牢牢掌握住了蒙、夏、金三国之间的战争主动权。