在成吉思汗冊封的三個汗國中，察合台汗國最為「多愁多病」，從一開始就充滿了紛爭和動蕩。
與普通老人一樣，成吉思汗也十分疼愛自己的孫子。他的兒子雖然不多，但每個生育能力都很強，孫子多得記不過來，而最受鍾愛的，便是察合台的次子莫阿禿干。
察合台受封，建立察合台汗國後，將莫阿禿干指定為自己的繼承人。莫阿禿干精明強幹，又被祖父和父親雙重寵愛，原本是前途一片光明。
豈料天有不測風雲，在成吉思汗西征花剌子模的時候，年輕的莫阿禿干立功心切，戰死在范延城下。
失去愛孫的成吉思汗盛怒之下親自領兵上陣，攻陷范延城後下令「不赦一人，不取一物，概夷滅之」。浩劫過後的范延城得名「卵危八里」意為「被詛咒之城」，數十年內此地毫無生氣，成為不毛之地。
但再激烈的復仇也不能讓死者復生，莫阿禿乾的死，使察合台汗國的繼承人問題留下了隱患。
1241年，察合台病故，將汗位傳給了莫阿禿干之子合剌旭烈。察合台的做法作為父親、祖父並沒有錯，所謂愛屋及烏，這是老人對死去愛子懷有愧疚的補償。
但作為一個汗國的可汗，他這麼做就是不顧大局，這種溫馨的親情在政治舞台上終究不為人所容的。
合剌旭烈剛當了五年可汗，在1246年繼位的蒙古帝國第三任大汗貴由便借口不當舍子傳孫，將他廢黜，改立與自己友善的察合台第五子也速蒙哥為察合台汗國之汗。
貴由汗去世後，也速蒙哥與窩闊台系諸王一起反對選立蒙哥為大汗。這是典型的政治押寶，押中自然會缽滿盆溢，可一旦押錯就會血本無歸。
結果，也速蒙哥滿盤皆輸，蒙哥還是成為了新任大汗。剛一即位，便命擁護自己的合剌旭烈回國複位。合剌旭烈在途中病逝，其妻兀魯忽乃回到阿力麻里，出示大汗詔書，殺也速蒙哥，自任監國。
蒙哥汗去世後，兩個弟弟忽必烈和阿里不哥為了爭奪大汗寶座兵戎相見。而察合台汗國也出現了兩個陣營，兀魯忽乃監國支持阿里不哥，而察合台的另一個孫子阿魯忽卻傾向於忽必烈，最後阿忽魯獲勝，娶兀魯忽乃為妻，成為了察合台汗國之汗。
1265年阿魯忽病故，他的兒子木八剌沙不經忽必烈承認便繼承汗位。為了維護在中亞的統治，忽必烈遣莫阿禿干之孫八剌持詔回國繼承汗位。
豈料，八剌成功後很快便背叛了忽必烈，發兵從元朝手中奪取斡端（和田）、可失哈耳（喀什）地區。從此，察合台汗國從蒙古帝國中徹底分裂了出去。
為了獲得更大利益，八剌汗進兵伊兒汗國，結果遭到慘敗。實力大損不說，自己也中風，失去了統治能力。窩闊台汗國可汗海都趁機介入，將察合台汗國變成自己的屬國。
八剌死後，其子篤哇在海都的支持下即位。海都認為忽必烈是蒙古人的叛徒，號召察合台系、朮赤系蒙古諸王一致對抗忽必烈和伊爾汗國，誓約保持游牧生活與蒙古習俗。
受了別人的恩惠，自然要有所表示。篤哇的察合台汗國也隨即被海都所控制，加入到海都與忽必烈的戰爭當中。
窩闊台、察合台兩汗國在與元帝國的交戰中雖然也曾一度取勝，但綜合實力畢竟相差太遠，最終在1301年遭到了決定性失敗。混戰中，篤哇膝上中箭受了重傷，海都更是負傷而死，軍馬輜重損失無算。
與發誓保護蒙古傳統的海都相比，篤哇要識時務得多，不想為了虛無縹緲的傳統再浪費國力。現在見海都已死，便在支持海都子察八兒繼承窩闊台汗國汗位後，脅迫其一起向元成宗鐵木爾求和，停止了對元朝的敵對行動，從名義上尊其為宗主。
當年，海都扶助篤哇繼承汗位，但並沒有將這兄弟國家吞併，如今角色轉換，篤哇卻不想講什麼情誼了。
靠著扶立察八兒的有利政治地位，篤哇陸續控制了阿姆河以北地區至哥疾寧之地，對窩闊台系諸王，或收其兵權，或迫使他們聽命於己，以各種手段奪取了原先在海都控制下的大片土地和大批軍隊，窩闊台汗國被逐漸削弱。
1306年7月，元朝出兵進攻一直不願臣服的察八兒，領軍元帥是日後的元武宗海山。因為察八兒部下叛變，其后妃、營帳和數十萬部眾均為元軍所俘獲，察八兒無奈，只得向篤哇請降。
送上門來的大餐自然沒有理由拒絕。篤哇收留了察八兒，妥善安置。一年後，覺得時機成熟，在阿力麻里附近的忽牙思草原召集忽里台大會，當著與會蒙古諸王之面列數察八兒之「罪狀」，宣布廢黜他，另立海都之子仰吉察兒為窩闊台汗國之汗。這種廢立程序實在太過司空見慣，不過是為了徹底吞併做個鋪墊而已。
察八兒逃到元朝尋求保護，伺機復國，但始終未能成功。3年後，窩闊台汗國徹底併入察合台汗國。
篤哇汗吞併窩闊台汗國，也順便將一直由元帝國直接管轄的天山南部和河中地區納入自己版圖，察合台汗國領土得到空前擴大。
作為可汗他相當成功，作為父親，他也為兒孫們留下了諾大遺產。但他可能根本沒有想到，這些新歸併的富庶農業區域，會使得自己的兒孫在日後陷入無休止的內訌。