По этим причинам, когда Боракчин-хатун похоронив одного внука, попробовала заменить его другим и запросила подмогу у брата Великого хана Хулагу, начавшего поход в Ирак, в улусе Джучи случился дворцовый переворот. Регентшу казнили, Берке поддержанный подавляющим большинством местной элиты (частью из убеждений, частью за подарки на деньги купцов) получил власть в улусе и фактически вышел из подчинения Каракоруму. Сам факт самовыдвижения являлся посягательством на исключительное право Великого хана назначать главу улуса и тягчайшим преступлением, но Мунке был связан войнами в Китае и Ираке, реакции не последовало, а спустя два года скончался и сам Великий хан. Формально отделение никто пока не провозглашал и три тумена, посланные Хулагу для похода на халифа, Берке не отзывал, рассчитывая на долю в добыче и укрепление принадлежащих Джучидам доменов в Средней Азии.
Хулагу в начале 1256 года форсировал Амударью и начал войну с низаритскими крепостями. Халиф Аль-Мустасим отправил в помощь союзным ассасинам мощный отряд, включающий наемников из Леванта. Монголов удалось связать боями в пограничье почти на два года. В итоге часть крепостей, в том числе легендарный Аламут, Хулагу взял штурмом или осадой, а часть исмаилитов перешла на его сторону. Имам низаритов сдался монголам, был направлен в столицу и убит по пути, а Хулагу направил ультиматум в Багдад. Требования выдвигались стандартные — подчинение и дань. Халиф Аль-Мустасим ответил отказом. Часть его вассалов и наместников переметнулась к монголам, а верные войска и наемников Аль-Мустасим стянул к Багдаду.
Отрядами из Леванта к тому времени командовал Захар Бейбарс, рыцарь из свиты регента Египта. Как упоминалось, между Карлом Постумом и Кутузом Дамасским началась вражда, и последний, как отмечает хронист, «не скрывал зла» в отношении Бейбарса — активного участника интриг, положивших этой распре начало. Оттого Захар Арбалетчик предпочел на некоторое время покинуть страну.
Багдад был огромным городом, укрепить все стены оказалось нереально, потому при подходе армии Хулагу халиф с советниками решили дать сражение в поле. Войска Аль-Мустасима разбили передовой отряд противника, затем в очередной раз сыграли традиционную роль монгольские дисциплина и умелое маневрирование, и после серии боев в окрестностях столицы, Хулагу разгромил халифские части. Их остатки закрепились в Багдаде, к середине февраля 1258 года город был окружен, спустя еще неделю монголы захватили участок стены.
Отряд латинян под командованием Бейбарса прорвал окружение и ушел в Левант. По легенде, с ними отъехал дальний родственник халифа Ахмед аль-Хаким, отставший в пути и добравшийся до Дамаска много позже, но подтверждений тому нет.
Халиф сражался в городе еще неделю, затем сдался. В Багдаде монголы устроили традиционные для того времени резню и грабеж, запомнившуюся современникам не столько по причине необычности, сколько масштабами. В одном из самых больших городов мира, размер добычи и количество убитых впечатляли, что-то сравнимое наблюдалось разве что при захвате крестоносцами Александрии. В Багдаде трофеи оказались куда более богатыми, и трупов, как отмечал хронист, было столько, что «смрад от них заставил победителей уйти из города». Впрочем, пощадили местных иудеев и христиан (несторианской ветви), а также некоторых приближенных последнего халифа, которых оставили при должностях, поручив восстановить в городе нормальную жизнь, вывезти трупы и главное — открыть рынки.
Закончив грабить Багдад, Хулагу разослал отряды приводить к покорности бывший халифат, а сам двинулся на север. Завоевание шло быстро, многие эмиры и города легко подчинялись новому руководству, тут же выступая на его стороне против соседей и конкурентов. Серьезное сопротивление встречалось редко, и за полтора года территория бывшего Халифата вошла в состав монгольской империи.
Халифа вскоре без особого шума казнили, что спустя некоторое время для его друга по переписке Берке послужило поводом разорвать отношения с Хулагу. Реальная причина проще — в глазах всех незаинтересованных монголов и прочих подданных Великого хана, Берке являлся самозванцем и сепаратистом. С самозванцем брат хана добычей делиться не собирался, а земли в Азербайджане считал практически своими, получив их в оперативное управление от Великого хана. Последнее с точкой зрения Мунке, могло, конечно, не совсем совпадать, но титул ильхана (повелителя нескольких улусов или народов, некий аналог европейского герцога) Хулагу от брата получил.