自蒙古帝国大汗之位从窝阔台系转入拖雷系后，帝国的政治格局便埋下了分裂的种子。蒙哥汗的即位，标志着拖雷一系正式主导汗庭，而作为窝阔台嫡孙的海都，则被封于偏远的叶密立（今新疆额敏附近）一带。地理上的边缘化与政治上的失势，为日后持续数十年的西北动乱——“海都之乱”拉开了序幕。
这场旷日持久的冲突，根源首先在于汗位继承的合法性之争。根据蒙古旧俗与成吉思汗的遗训，窝阔台的后裔本享有优先继承权。然而，自蒙哥至忽必烈，大汗之位始终在拖雷子孙中传递，这令以海都为代表的窝阔台后王深感不公与愤懑。海都坚信，大汗之位理应回归窝阔台一系。
更深层的矛盾，则源于统治理念的根本对立。忽必烈长期经营汉地，深受儒家文化影响，其推行汉法、建立元朝的举措，在致力于维护蒙古传统游牧体制的保守派贵族看来，无异于背弃祖制。海都正是这批保守贵族的领袖，他视忽必烈为“儒化”的可汗，双方在帝国发展道路上的分歧无法调和。
机会在蒙哥汗去世后出现。忽必烈与幼弟阿里不哥爆发汗位之争，海都果断支持阿里不哥，试图借此推翻忽必烈。阿里不哥失败后，海都并未臣服，反而返回封地，暗中积蓄力量。他广泛联络同样对忽必烈政策不满的西北诸王，特别是钦察汗国的术赤后王，逐渐形成了一个强大的反元联盟。
至元五年（1268年），海都正式举兵叛乱，建立窝阔台汗国，公开与元朝中央政府分庭抗礼。此举的直接导火索，是忽必烈为稳定西北、牵制海都，派遣察合台后王八剌返回中亚争夺汗位，意图引发诸王内斗。然而，海都展现出高超的政治手腕，先与八剌交战，旋即通过谈判与之结盟，反而巩固了自身的西部形势。
至元六年（1269年），蒙古帝国西北历史迎来转折点。海都、八剌以及钦察汗国的代表在塔剌思河畔举行会盟。三方达成协议：承认彼此领地，共同维护游牧贵族利益，并约定不侵扰城郭农耕区。更为关键的是，他们决定联合出兵，进攻波斯伊利汗国。这次会盟，标志着窝阔台、察合台、钦察三大汗国政治军事联盟的正式确立，元朝在西北方向面临着一个结构性的强大对手。
此后，海都扶持笃哇成为察合台汗，牢牢控制了中亚腹地。至此，叛军不再满足于割据，开始主动向东进攻，与元朝在天山南北展开激烈争夺，战火蔓延至别失八里（今吉木萨尔附近）、哈剌火州（今吐鲁番）等战略要地。
忽必烈为应对西北危局，先后派皇子那木罕、重臣安童等镇守阿力麻里，并不断增兵天山南路。双方在斡端（今和田）、哈密等地反复争夺，战事呈拉锯状态。期间，元朝虽一度取得优势，但海都联军依靠骑兵机动与广袤的战略纵深，屡次在挫败后卷土重来。
战事的高潮出现在至元二十四年（1287年）前后。海都联军在东线马纳思河大败元军，兵锋直指哈密，畏兀儿亦都护战死。与此同时，东北的宗王乃颜亦发动叛乱，元朝一度陷入两面作战的困境。所幸忽必烈迅速平定乃颜，得以集中力量应对西北。
这场战争贯穿了忽必烈整个统治时期，直至元成宗大德年间，随着海都去世和窝阔台汗国内部瓦解，持续近半个世纪的西北边患才逐渐平息。海都之乱不仅是黄金家族内部的权力之争，更是草原传统治理模式与中原集权帝国模式之间的一次剧烈碰撞，深刻影响了元朝乃至此后中亚的历史走向。
