十三世纪二十年代蒙古西征时，成吉思汗本人曾攻至波斯东部的呼罗珊地区，追击花剌子模沙的蒙古军征服了波斯北部的大部分地区。蒙古国时代，阿姆河以南地区先后由畏兀儿人阔里吉思和乃蛮人阿儿浑治理，治所设在途思城（今伊朗马什哈德附近）。1251 年元宪宗即位后，统治波斯的蒙古地方政府被称为“阿姆河等处行尚书省”。蒙哥派其弟旭烈兀征服今里海南岸的亦思马因教派和报达（今伊拉克巴格达）城的黑衣大食哈里发。旭烈兀在西征时，尚不是独立的君主，只是负责一方军政事务的蒙古宗王，其手下的军队系从其他诸王投下抽调而来。

　　蒙哥死后，蒙古国内爆发的忽必烈、阿里不哥争位之战，使统一的蒙古国瓦解。1262 年，钦察汗别儿哥与旭烈兀为争夺太和岭地区的阿塞拜疆发生战争。1264 年，阿里不哥投降，忽必烈遣使征询有关处置阿里不哥等叛王的意见，同时正式封旭烈兀为统治阿姆河直至叙利亚和密昔儿间疆土之王，称伊利汗。一个新的蒙古汗国——伊利汗国在西亚出现。伊利（il）乃突厥语，义为“从属”，这个封号表明波斯的蒙古汗国，是一个宗藩政权。旭烈兀派遣使臣来中国，表示赞同忽必烈关于处死从叛诸将、赦免阿里不哥的建议，并愿意与别儿哥等西北诸王一起前来出席忽里台大会。1265 年，旭烈兀卒，终于未能实现前来参加忽里台大会的诺言。

　　在西北诸藩中，伊利汗国与元朝的关系最为密切。各代伊利汗的袭封都以得到元朝皇帝的批准才为合法。旭烈兀死后，诸王、大臣们奉其子阿八哈嗣位。阿八哈不敢正式就位，只权摄国政，同时遣使报丧。直至元世祖忽必烈于1270 年遣使持诏来到波斯传旨命他继承父位后，他才重新举行登基大典。现存1279 年阿八哈颁发的一张敕令上，盖有汉字“辅国安民之宝”方印，当是忽必烈颁赐给他的王印。阿八哈即位后，始定都于桃里寺，以蔑剌合为陪都。忽必烈大举攻宋，征兵四方，阿八哈遣回回炮手阿老瓦丁、亦思马因等入汉地应命，回回炮术因之传入中国。中统二年（1261），忽必烈特① il“伊利”是突厥语，本义为“臣服、服从”，这个词在唐代音译作“伊利”。近代以来，有些中国学者把伊利汗国称为“伊儿汗国”。在元代，非汉语词汇中的尾辅音-1 很少用汉字“儿”来音译，所以“伊儿汗国”不符合元代译音用字规律。兹取《元朝史》和《中国大百科全书·中国历史卷·元史分册》的译法， 称为伊利汗国。

　　置随路打捕鹰房总管府，专掌拨赐给旭烈兀位下的中原户计。至元十二年（1275），阿八哈遣使奏请将这些民户献给朝廷。

　　拖雷家族控制蒙古国东、西两端最为富庶的汉地和波斯的行为，引起了窝阔台、察合台两系宗王的不满。1269 年钦察、察合台和窝阔台三汗国诸王会聚于塔剌思，议定察合台汗国向阿姆河以南发展。时波斯境内地位最高的察合台裔宗王是捏苦迭而（Negüdcr），八剌派出使者至其处，希望他能指挥手下军民脱离阿八哈营垒。但事机败露，阿八哈立即调兵遣将，以武力消灭了自己后方的异己势力。

　　八剌要求伊利汗国让出也里至阿姆河和申河之间的土地，遭到拒绝后，于1270 年率领大军渡阿姆河进入呼罗珊。伊利汗国守军向祃桚答儿溃退。入侵军队的主力进至木儿加布河与也里河流域，而其前锋前出至你沙不儿一带。阿八哈闻知后，立即调集大军东趋迎敌，到达也里之北的八忒吉思（Badghis）草原。为避免流血，阿八哈倡议约和，许以割让哥疾宁至申河之间地以换取八剌的军队撤出呼罗珊，但被拒绝。阿八哈遂以计谋引诱八剌的主力进入也里城附近的设伏地区。两军会战的结果以察合台汗国的惨败而告终①。

　　八剌死后察合台汗国陷于混乱。阿八哈出动大军，攻入阿姆河以北地区和花剌子模。1273 年初，阿八哈军陷不花剌城，在大肆杀掠之后，掳掠大批人口向阿姆河退去。1282 年，阿八哈卒，其弟帖古迭儿继立，称阿合马汗。1284 年，阿八哈之子阿鲁浑以其父受大汗册命，汗位当属己为由，在伊利汗国权臣不花的支持下起兵推翻帖古迭儿后，遣使入朝奏报。1286 年，忽必烈遣使臣斡儿都海牙，命阿鲁浑继承汗位，并封不花为丞相。于是阿鲁浑也按照惯例举行了正式即位典礼。在1289 年阿鲁浑汗致法国国王的国书开头写道：“长生天气力里，大汗福荫里，阿鲁浑谕佛浪国王”。信中凡言及“长生天”及大汗的名字时，都抬头写。可见伊利汗所颁公文的通常格式仿照汉地式样。信上也盖着阿八哈的“辅国安民之宝”印玺。1284 年，元廷使臣蒙古朵儿边氏人孛罗丞相和佛林人爱薛抵达波斯，参见新即位的阿鲁浑汗。孛罗在元朝曾担任过御史中丞、大司农卿、枢密副使等要职。阿鲁浑留孛罗在汗廷参议政事，而爱薛则回到元朝②。阿八哈、阿鲁浑父子为夺取叙利亚之地，采取与基督教诸国结盟的政策，与拜占庭帝国联姻，并遣使赴罗马教廷及英法等国，建立友好关系。阿鲁浑死于1291 年，其弟海合都即位，他另有剌麻（喇嘛）教名“亦邻真朵儿只”，在藏语中意为“大宝金刚”。海合都挥霍无度，滥行赏赐，国库空虚。主管财政的丞相撒都鲁丁和一些官员穷于应付，建议仿效元朝钞法，发行纸币以解决财政危机。海合都采纳此议，① 见《瓦萨甫史》第1 卷，德译本，页131—137，141—143；《史集》第3 卷汉译本，页72—128。② 见程鉅夫：《拂林忠献王碑》，《雪楼集》卷五；《史集》，俄译本，第3 卷，页116。汉文史料未言及爱薛在使团中的地位；《史集》把爱薛的名字放在孛罗丞相之后，称“怯里马赤”（通事）。命孛罗丞相说明钞法。于是海合都下令在孛罗的指导下于都城桃里寺印发交钞，行用全国。规定，凡拒绝用钞者、伪造交钞者、私用金银铸币贸易者，处以极刑①。伊利汗政府还在全国各地设立钞库，负责昏钞倒换等事务。所制钞为长方形，上面印有8 个汉字，中间圈内印钞值，其下为海合都的剌麻教名。钞法的推行遭到了商人的反对，造成市场瘫痪，行用不久即废。至今波斯语中还保留着“钞”（chaw，纸币）这个词。