窝阔台后王海都所建的蒙古汗国。成吉思汗分封诸子,第三子窝阔台得到叶密立(今新疆额敏县附近)与霍博(今新疆和布克赛尔蒙古自治县)地区。窝阔台在位时,叶密立地区为长子贵由的封地,次子阔端则封于河西一带。

贵由汗死后蒙哥即位,大汗位便由窝阔台系转入拖雷系后王手中。窝阔台系后王中,除阔端与蒙哥友好,仍以河西之地为其封地外,其他宗王多被迁谪,窝阔台的封国被分划成几处小的封地。

蒙哥驾崩后,阿里布哥与忽必烈争夺大汗位,海都依附于阿里布哥,与忽必烈为敌。阿里布哥失败后,海都拒绝归附忽必烈。1268年(至元五年),海都开始举兵东犯元境。他与察合台汗国的八剌相结纳,取得伊犁河谷与可失哈耳(今新疆喀什)地区,并纠集窝阔台、察合台、术赤三系诸王,1269年在答剌速河(今塔拉斯河)畔召开忽里台。八剌死后,察合台汗国实际上成为海都所操持的附庸,它的统治者都哇追随海都,多次进扰元朝的西北边境。海都统治下的窝阔台汗国所控制的地域,西至可失哈耳与答剌速河谷,南及天山南坡诸城,东抵哈剌火州(今新疆吐鲁番),北有也儿的石河(今额尔齐斯河)上游之地,成为中亚的一大势力。

1301年(大德五年),海都犯元境,在与元军战斗中受伤,回师途中死去,子察八儿继立。窝阔台后裔为争夺汗位发生矛盾和分裂,汗国力量削弱。1304年,都哇起而与察八儿争战,大掠其国西部诸城。

元朝海山的军队也同时逾阿尔泰山,大破察八儿军,察八儿投奔都哇。窝阔台汗国所属诸部,一部分归附元朝,大部分降于都哇。1309年(至大二年),察八儿因参与察合台汗国的一次内争失败,逃归元朝,元封他为汝宁王。他的领地大半为新即位的察合台汗国也先布花汗所有,窝阔台汗国亡。