На это торжественное предупреждение Чингизида халиф ответил отказом. Он не желал отказываться от светских владений Аббасидов, отвоеванных его предками у последних персидских Сельджукидов. И, противопоставляя мировой империи Чингизидов свою духовную власть, также распространяющуюся на весь мир, мусульманское «папство», он писал: «О, юноша, едва вступивший в жизнь, который в опьянении десятидневного процветания считает себя выше целого мира, известно ли тебе, что от Востока до Магриба все, чтящие Аллаха, от царей до нищих, все являются рабами этого двора и что я могу приказать им соединиться?» Пустые угрозы. Сирийский и египетский султанаты Айюбидов, напуганные соседством монголов, не шелохнулись. Что же касается Хулагу и его военачальников, бывших шаманистами, буддистами или несторианами, их не слишком беспокоили мусульманские пророчества, которыми их пытался запугать халиф.

Поход монгольских армий на Багдад начался в ноябре 1257 г. Армия Байджу пошла по Мосульской дороге, чтобы ударить на Багдад с тыла, с западного берега Тигра. Лучший полководец Хулагу, найман Китбука (несторианин), с левым крылом направился к столице Аббасидов по Луристанской дороге. Наконец, сам Хулагу дошел из Хамадана до Тигра через Кирманшах и Хольван. 18 января соединение монгольских армий у Багдада завершилось, и Хулагу разбил свой лагерь в восточном предместье города. Маленькая халифская армия, попытавшаяся воспрепятствовать установлению блокады города, была изрублена в куски (17 января). 22 января монгольские военачальники Байджу, Бука-Тимур и Сугунджак или Сунджак заняли позиции в багдадском предместье, расположенном западнее Тигра, тогда как с другой стороны Хулагу и Китбука сжимали кольцо блокады. Чтобы попытаться умиротворить монголов, халиф послал к ним своего визиря, который, являясь ревностным шиитом, возможно, был с ними заодно, и несторианского католикоса Мариху. Но было уже слишком поздно. Яростный штурм уже отдал в руки монголов восточный участок городских укреплений (5–6 февраля). Осажденным оставалось только сдаться. Солдаты гарнизона попытались бежать. Монголы их переловили, разделили между своими подразделениями и перебили всех до последнего. 10 февраля сам халиф сдался Хулагу. Тот велел ему отдать приказ населению, чтобы оно вышло из города, бросив оружие. «Безоружные жители, как сообщает Рашид ад-Дин, выходили группами и сдавались монголам, которые их немедленно убивали». Тех, кто не выполнил приказа, монголы, войдя в город, убивали там. За массовой резней последовал пожар (13 февраля). Разграбление Багдада продолжалось семнадцать дней. Погибли девяносто тысяч жителей. Халифа же, после того как его заставили отдать свои сокровища и раскрыть последние тайники, монголы, вероятно не желая из уважения к его достоинству проливать его кровь, зашили в мешок, по которому пустили вскачь лошадей, растоптавших его копытами (около 20 февраля). Величайший город мира, включая джума-мечеть, был предан огню, гробницы Аббасидов были разрушены.