Падение Багдада. Иллюстрация к Джами ат-таварих Рашид ад-Дина

Покончив с низаритами, Хулагу потребовал покорности от багдадского халифа аль-Мустасима. Халиф, самонадеянно отвергнув ультиматум монгольского командующего, не располагал, однако, силами, чтобы ему противостоять. Среди сановников, окружавших халифа, не было единства по поводу мер, которые нужно предпринять для обороны страны. К тому же, аль-Мустасим отказался выплатить жалование наёмному войску, и оно было распущено.

Полевая армия Аббасидов под командованием Фатх ад-дина ибн Керра потерпела поражение на берегу Тигра от войск Байджу. В начале 1258 Хулагу, Байджу и Кит-Буга завершили окружение Багдада. Сперва в действие вступили осадные орудия, а затем начался штурм. К середине февраля город был в руках монголов. В начавшемся избиении жителей были пощажены христиане (по просьбе несторианки Докуз-хатун, старшей жены Хулагу) и евреи, которых монголы рассматривали как своих союзников, поскольку при халифах они были угнетаемы. Сдавшийся в плен ал-Мустасим по приказу Хулагу вынужден был показать тайные казнохранилища Аббасидских правителей, а затем, 20 февраля, был казнён.

В тот же период нойон Урукту был направлен для взятия города Ирбиль. Его правитель Тадж ад-Дин ибн Салайя покорился монголам, но защищавшие крепость курды отказались сдаться. Долгая осада успеха не принесла. Лишь летняя жара заставила курдов покинуть Ирбиль.