蒙古大军渡过锡尔河时，察合台命令攻城步兵前去攻打忽毡城，自己和郭宝玉所部骑兵继续追击西逃的花剌子模骑兵。
而窝阔台正要派兵上船搜缴铁甲战船上的粮食物资时，那些铁链承受不了上百艘铁甲战船的重力，从两岸的巨石下脱落出来。铁甲战船顺河而下，很快不见踪影。
窝阔台只得率军返回，通过石墩桥，继续向西追击。
西逃的花剌子模骑兵在副将的率领下，来到巴尔赤邗城，而帖木儿蔑里也刚刚来到城下，身边仅剩下几十名骑兵，数千守城士兵全部英勇战死。
此时巴尔赤邗城也是一座空城，城内百姓在当地长官的组织下，逃往南方避难。
花剌子模士兵进入城内后，抓紧时间进行休整，不过很快察合台、郭宝玉率领蒙古骑兵追上来。为了防止陷入被围攻的境地，帖木儿灭里指挥花剌子模骑兵迅速突围。
花剌子模骑兵和蒙古骑兵一路厮杀，且战且行。连续厮杀了好几个时辰，花剌子模骑兵所剩无几，而追击的蒙古骑兵却越来越多。
但帖木儿蔑里仍然率领为数不多的部下一边英勇的抵抗着蒙古骑兵，一边继续前进。等他甩开蒙古骑兵主力时，身边的部下已经全都战死，他也只剩下三支弓箭，其中一支箭因为反复使用而使箭头发钝。
这时有三名蒙古骑兵追了上来。帖木儿灭里用那支钝箭射中了一名蒙古骑兵，因为是钝箭，那名蒙古骑兵只是受了点皮外伤，他愣了一下，不敢再追击了。贴木儿蔑里对还在追击的两名蒙古骑兵说，我不想杀你们，不然你们早成为我箭下之鬼了，你们最好退回去，如此便可保全自己的性命。
这两名蒙古骑兵很清楚帖木儿灭里的战斗力，也见识过他的高超箭术，知道他所言非虚。两人便很识时务的停了下来，不再追击。
帖木儿灭里从容不迫的转身离开，单枪匹马穿越沙漠，朝撒马尔罕方向飞奔而去。
这时窝阔台等将率领蒙古骑兵追了上来。窝阔台大声命令说，蒙古勇士们，前面那个人是花剌子模大将军，抓住他就是大功一件！
刚才那三名蒙古骑兵赶紧和大部队一起继续往前追。
这时从后面又有几个蒙古骑兵追了上来，是成吉思汗派来的传令兵。他们对窝阔台说，三皇子，成吉思汗有令，为防止敌军埋伏，严禁孤军深入，所有部队开到不花剌城东南方向两百里处的山地，与成吉思汗率领的中路军汇合。
窝阔台只得率领左路军返回，当来到忽毡城下，窝阔台才得知忽毡城早已人去城空。窝阔台愤怒不已，下令全军摧毁了这座古城。
左路军在忽毡城附近安营扎寨休整两日后，第三天即向不花剌城方向进发。
忽毡城之战，花剌子模大军三万余骑兵、一万守城士兵和数万预备军全部战死；而蒙古大军也以战死将近一万骑兵、一万余步兵和收降的三万降军或死或逃而全军覆没的代价，取得忽毡城之战的惨胜，是蒙古大军征伐花剌子模以来，损失兵力最多的一次战斗。