Когда монголы взяли часть города, расположенную на одном берегу Амударьи, им ещё надо было достичь другого берега. Мост через реку стал местом смертельных схваток. Хорезмийцам удалось оттеснить с него противника, который потерял более трёх тысяч человек.
Разрушенный город мог стать для обороняющихся отличным бастионом с опорными пунктами сопротивления. Хорезмийцы, укрываясь в развалинах Ургенча, защищались при поддержке мирных жителей, на долю которых выпали жестокие испытания. Чтобы кончить дело, Угэдэй решил поджечь все кварталы, занятые тюркскими наёмниками, Пламя выгнало осаждённых из домов, но сотни мужчин и женщин погибли в огне. К концу седьмого дня штурма войска Угэдэя увидели между огнями парламентёров, которые подавали сигналы, что хотят начать переговоры. Один из них, знатный человек по имени Ала ад-Дин Хаяти, умолял Джучи проявить милосердие к последним смельчакам, защищавшим столицу: «Яви нам милость, после того как ты показал свой гнев».
Но Джучи отказался от малейшего примирительного жеста. Он потерял многих воинов, и его душила ярость победителя. Оставшиеся в живых защитники города лишились всякой надежды на что-либо, кроме смерти или высылки в Центральную Азию, где их ожидало рабство. В апреле 1221 года Ургенч, гордая столица хорезмшаха Мухаммада, прекратил своё существование.
В описании монгольского нашествия арабский историк Ибн аль-Асир сообщает: «Сражались все — мужчины, женщины, дети, — и сражались до тех пор, пока они (монголы) не захватили весь город. Потом они открыли плотину, и воды Джейхуна (Амударьи) затопили город и полностью… его разрушили. Те, что ускользнули от татар, утонули или оказались погребёнными под развалинами. Остались только руины и волны».
Из монгольских летописей можно понять, что Чингисхан был глубоко раздосадован пирровой победой, каковой стало взятие столицы Хорезма: осада Ургенча продолжалась шесть месяцев, и потери монголов были гораздо более тяжёлыми, чем обычно. Ответственность за это хан возложил на своих сыновей, которые проводили операцию и в нарушение заведённого порядка присвоили всю захваченную в городе добычу себе, не выделив из неё часть, которая полагалась их отцу.
В лагере, куда он удалился, хан в течение трёх дней отказывался принимать Чагатая и Угэдэя. Его соратникам удалось убедить его проявить к сыновьям снисхождение. Они наверняка переговорили с Чагатаем и Угэдэем, поскольку те вскоре явились к отцу с извинениями. Когда они вошли в его шатёр, Чингисхан взорвался от гнева. Трое нойонов его личной гвардии, Контагар, Чормаган и Конкай, сумели успокоить своего господина, объяснив, что его сыновьям не хватает боевого опыта и что несколько кампаний на Востоке вскоре сделают из них настоящих военачальников. Чтобы их закалить, заметил один из нойонов, почему бы не послать их на багдадского халифа…
Джучи не явился в шатёр великого хана. Он со своей ордой обосновался в степях, которые в скором времени должны были стать его личным достоянием. Его отношения с отцом оставались, по-видимому, натянутыми. Неизвестно, сам ли он смирился со своим двусмысленным положением и решил держаться подальше от Чагатая, или же его брату-сопернику удалось с помощью каких-то интриг отодвинуть его и навлечь на него опалу.
А в это время положение шаха Мухаммада было критическим. Столица его опустошена, значительная часть армии погибла под кочевой лавиной, а всё, что ему удалось, это создать вокруг себя пустыню, поскольку, думая, что затруднит продвижение Чингисхана, он решил применить в собственной стране губительную тактику «выжженной земли». Перейдя пустыню Каракум, он направился на юг, достиг Нишапура, города, расположенного у подножия горы Бималуд в Хорасане. Отовсюду к нему приходили только дурные вести. Не сумев собрать войска, он решил уйти на северо-запад своей империи.
Чингисхан, твёрдо намереваясь схватить шаха, отправил за ним вдогонку лучших нойонов — своего зятя Тохучара, Субэдэя и Джэбэ и с ними 20 тысяч всадников. Им было приказано взять в плен шаха Мухаммада и не задерживаться у крепостей, если они будут сдаваться без боя или не выкажут враждебных намерений. Но Тохучар не смог устоять перед соблазном грабежа. Узнав об этом, Чингисхан понизил его до рядового воина, да ещё и под надзором одного надёжного нойона. Он якобы поначалу даже хотел приказать обезглавить Тохучара за непослушание, но потом уступил отчаянным мольбам своей дочери.
Выйдя из Мавераннахра, конные колонны Джэбэ и Субэдэя переправились через Амударью, чтобы подойти к Балху. Не имея судов, монголы применили старинный способ переправы, описанный Плано Карпини: «Когда татары приходят к широкой реке, они переправляются через неё следующим образом. У офицеров есть большие чехлы круглой формы из лёгкой кожи, по всему краю которых пришито множество завязок. Через них продевают верёвку и стягивают её таким образом, что получается пузатый мешок. В него запихивают одежду и снаряжение. В середине кладут конские сёдла и твёрдые предметы. Эти импровизированные плоты привязывают к хвостам лошадей. Воины, которым поручено вести их, плывут впереди. Иногда для переправы пользуются двумя вёслами. Заведённые в воду лошади плывут рядом с проводником, за ними следуют всадники».
За несколько дней конница Джэбэ и его соратников проделала головокружительный семисоткилометровый рейд и подошла к Нишапуру, который незадолго до того шах Мухаммад покинул. Монголы захватили соседний город Туе, на месте которого теперь находится священный для иранцев город Мешхед, и оттуда Джэбэ и Субэдэй разослали по всем направлениям «сообщения-стрелы» с целью обнаружения возможных следов бежавшего хорезмшаха. На перекрёстках дорог, у проходов были выставлены патрули. Подкупали осведомителей, подключили к делу всех доносчиков. Вскоре поступило сообщение о появлении шаха в районе Кума, потом у подножия Эльбурса, горного хребта, протянувшегося к югу от Каспийского моря. Монгольская конница шла за ним по пятам. По ходу были захвачены города Дамган, Семнан и Амоль на южном побережье Каспия. Конные отряды, участвовавшие в этой охоте на человека, внезапно подошли к городу Рей близ Тегерана. В те времена Рей славился своими мастерами керамики, которые украшали изделия тонкой росписью. Для жителей Рея появление монголов стало полной неожиданностью. Там все думали, что захватчики находятся где-то в районе Ургенча или Самарканда, в тысяче километров от них. Предместья и базар Рея пострадали от преследователей, но сам город не был разрушен.
Потом Мухаммад оказался в Реште, на юго-западном берегу Каспия, по соседству с территорией современного Азербайджана. Он стал там лагерем со своими войсками, но его военачальники не могли удержать солдат от массового дезертирства. Однако сыну шаха удалось собрать несколько разрозненных отрядов, чтобы попытаться контратаковать. Но в хорезмийском лагере царило полное замешательство, отдаваемые приказы противоречили один другому. Монголы, которых собирались застигнуть врасплох, сами появились нежданно-негаданно, и замысел их противника обернулся его поражением. Шаху пришлось снова бежать. В этот раз он направился в сторону Хамадана и реки Тигр. Потом повернул на север. На берегу Каспия он подумал, что нашёл наконец убежище, но туда нагрянули монгольские всадники. Под яростным обстрелом лучников шаху не оставалось ничего иного, как бежать к бурлакам, которые, двигаясь вдоль берега, доставили его на остров Абескун близ устья реки Горган. И там в январе 1221 года обессиленный хорезмшах закончил свои дни.
Шаху Мухаммаду удалось удерживать власть над одной из самых обширных империй Среднего Востока и Центральной Азии. Но менее чем за десять лет его держава рассыпалась, как песчаный замок. Средневековые арабские и персидские хроники единодушно отмечают неистовое упорство Чингисхана в преследовании хорезмшаха. Эпическим стилем они повествуют больше об алчности завистливых государей, нежели об их политических мотивах. И всё же представляется, что Чингисхана подвигло на завоевание соседней империи не только пожиравшее его честолюбие, но и стремление к экономической экспансии и поиски новых территорий, чтобы обеспечить владениями своих многочисленных наследников. Одарённый исключительными качествами государственного деятеля, Чингисхан разглядел слабость своего соперника и его империи. Держава хорезмшахов во главе с некомпетентным и отличавшимся нетерпимостью правителем, недостаточно спаянная исламом и разрываемая центробежными феодальными силами, была обречена стать добычей монгольской экспансии.