1295 年，伊利汗国权臣谋杀海合都，奉诸王拜都（旭烈兀庶子塔剌海之子）为汗。阿鲁浑之子合赞起兵夺取汗位，得到元成宗的承认。现存1302年合赞汗致法国国王的国书上钤用汉字“王府定国理民之宝”方印，当是元政府颁赐给伊利汗国的另一颗王印。1296 年（元贞二年），元成宗派遣拜住出使伊利汗国，被合赞留在身边服务，后来又派他回元朝奏事②。1298 年，合赞遣使入朝，元成宗将旭烈兀位下历年应得的岁赐交使臣带回。1304 年，元成宗又专置管领伊利汗国位于汉地的投下的机构“大都等路打捕鹰房诸色人匠都总管府”，其官属都由合赞任命。后来元朝精简机构，废除了许多官府，但照顾到伊利汗“远镇一隅”，在朝廷没有其他代表机构，因此这个都总管府“存而不废”③。合赞为取得当地封建主和伊斯兰教徒的支持，宣布他本人和伊利汗国境内的蒙古人都改宗伊斯兰教，自己起名为麻合麻（Muhammad），并大力进行改革，颁行新的土地、赋税、驿站、货币等制度，限制蒙古贵族和官吏对人民的横征暴敛，伊利汗国的农业、工商业得到发展，财政收入增加。他还鼓励发展科学文化，在首都设立天文台，命丞相拉施都丁编纂了一部在当时空前的世界通史《史集》，因此被誉为贤君。合赞汗时，伊利汗国与密昔儿的马木鲁克王朝为争夺叙利亚曾发生多次战争。1304 年，合赞卒，其弟合儿班答继立，号为完者都汗，迁都于新建的算端城（今伊朗阿塞拜疆苏丹尼耶）。合赞汗在位其间，元成宗与都哇和察八儿达成和议，共同遣使伊利汗国诏告。这次蒙古诸汗国间的约和对当时的国际形势有很大的影响，伊利汗国甚至以此为资本，要求欧洲信奉基督教诸王国与之联合，共同对付埃及的马木鲁克王朝。完者都在致法国国王美菲利普（Philippe le Bel）的信中就提到了这次约和，此信至今还保存着①，国书上盖有汉字“真命皇帝和顺万夷之宝”的方印。这当是元廷颁赐给完者都的一颗新印。1308 年（至大元年），元武宗遣脱里不花等① 《史集》，汉译本第3 卷，页135。

　　② 袁桷：《拜住元帅出使事实》，《清容居士集》卷三四。

　　③ 《元史》卷八五《百官志》。

　　① 黑尼土（ErichHaenisch）：《关于蒙古伊利汗阿鲁浑和完者都1289 年和1305 年法国国王美菲利普的信件》，载Oriens，卷2，1949 年；田清波、柯立甫（A.MostaertandF.W.Cleaves）：《伊利汗阿鲁浑、完者都1289 年和1305 年致美菲利普的信件》（Lesletfrcsde1289et 1305 desⅡkhansArghunetOljeifu APhilippeleBel），麻省剑桥，1962 年。

　　20 人出使波斯。1313 年（皇庆二年），元仁宗又派拜住去合儿班答处议事②。根据波斯史臣哈沙尼的《完者都史》记载，当察合台汗国也先不花汗下命阻断中西陆路交通后，被察合台汗国扣留的往来于途的元朝和伊利汗国的使臣有好几批，足见汉地与波斯之间交往之频繁。

　　至大、至治年间，察合台汗国与元朝和伊利汗国之间的关系重趋紧张。

　　察合台汗国驻于哥疾宁的诸王倒的火者（DawdKhwaja）部下诸将勾结伊利汗国谋叛，伊利汗国军队乘势渡阿姆河深入察合台汗国。察合台汗国统治者一直对元朝和伊利汗国的关系保持着警惕，伊利汗国重臣阿必失哈自元廷归国途中，为也先不花所获，泄露了元朝西北戍军的备战活动，为也先不花重启战端提供了借口，他派军队越阿姆河攻入呼罗珊，直至以脱火赤丞相和土土哈为首的元朝军队再度发动攻势，迫使察合台汗国从伊利汗国撤军，回师东援，才改变了伊利汗国的败局。

　　1315 年，察合台汗国发生内乱，拥有重兵的诸王牙撒兀儿反叛，失败后逃入伊利汗国寻求庇护。伊利汗国把他们安置在与察合台汗国隔阿姆河相望的呼罗珊地区，企图利用这批降将守边。完者都死后，其子不赛因继立。牙撒兀儿于回历718 年（1318）夏末以“清君侧”为由向部将下达了西进的计划，不久其军抵达祃桚答儿，而前锋则深入到担寒（Damgham 今伊朗北部达姆甘）。不赛因向察合台汗国求援，怯别派出军队前来合歼了这支叛军。不赛因嗣位后还都桃里寺。1324 年（泰定元年），泰定帝遣称海屯田万户府达鲁花赤帖陈、近侍忽都帖木儿出使伊利汗国，当是宣告即位事①。同年不赛因遣使朝贺，并为其权臣出班向元廷请封。泰定帝派遣使节去波斯，授出班“开府仪同三司、翊国公”，并赐银印、金符。这是继不花之后，元政府再次直接授官于伊利汗国大臣。出班专擅国政，诸子皆居要位。不赛因杀出班三子，出班举兵叛乱，兵败被杀。

　　1335 年不赛因死后，伊利汗国迅速瓦解，各地蒙古贵族纷纷自择贵族拥立为汗，互相攻战。1355 年，钦察汗国的扎尼别汗攻入桃里寺，操纵朝政的出班后裔努儿失完不知所终。一些贵族也纷纷自立，形成割据局面。1340 年，据有报达城的蒙古贵族哈散（扎剌亦儿氏）自立为汗，其子歪思汗于1358年攻占阿塞拜疆等地，移都桃里寺，史称扎剌亦儿王朝，十四世纪末为帖木儿攻灭。