在蒙古大军主力驻守毡的城时，哲别偏军离开阿塞拜疆等地，继续北上。
哲别偏军首先进入阿儿兰地区。这个地区隶属于原花剌子模西部地区，但是因为距离撒马尔罕太远，靠近欧洲南部，已经成为“三不管地带”，俨然是一个独立王国，人口大约一百余万，常备军数量大约十万左右，经济比较发达。首府设立在吉阳扎，是当地一座有名的“富裕之城”。阿儿兰长官名叫阿秃儿答，是花剌子模骑兵一员老将，也是图儿罕太后的一个远房亲戚。
哲别偏军进入阿儿兰地区后，一路攻城掠地，如入无人之境。三天后，来到阿儿兰重镇拜勒寒城下。
拜勒寒城虽不大，经济也一般，但城池为土石结构，虽不高大但很坚固，易守难攻。阿秃儿答在这里集结了五万士兵，并制造了大量重兵器车，另外又征集五万预备军协同作战。
而此时的哲别偏军也算是兵精马壮，有蒙古骑兵两万，攻城步兵两万，重兵器车兵和工匠兵一万，后勤步兵一万。其中重兵器车兵和工匠兵、后勤步兵都是来自于原金国和西辽等地的老兵。
当天晚上，哲别偏军全部开到拜勒寒城下，围着城墙安营扎寨，把拜勒寒围的水泄不通。
按照惯例，哲别挑选十名花剌子模籍的攻城步兵入城劝降。当这十名步兵硬着头皮进入城内拜见阿秃儿答，并请其归降大蒙古国时。没想到阿秃儿答和图儿罕太后一样骄傲无礼，他在这个独立王国大权独揽已久，不想把自己治下的城池、财富、百姓、牛马白白给了蒙古人。又觉得自己掌握三十万军队，又有大量重兵器车协同防守，不无希望打败远道而来的哲别偏军。于是拒绝了这十个攻城步兵的劝降。不仅如此，为了鼓舞士气，阿秃儿答居然下令杀死这十个花剌子模的“叛徒”，并“斩首祭旗”，把他们的脑袋挂在城墙上。
次日凌晨，当哲别和速不台等人看见十名步兵的头颅挂在拜勒寒城墙上，均气愤不已。他们没有想到阿秃儿答这么不把他们蒙古人放在眼里，要知道蒙古人都信奉“两国交兵，不斩来使”这句中原古话，从成吉思汗到他下面的各级将领都认为杀掉使者等同开战，他们最反感的就是杀害使者。
随着哲别一声令下，近千辆重兵器车向拜勒寒城墙上发射火箭、抛掷石块，阿秃儿答也赶紧指挥自己的重兵器车进行反击。不过让阿秃儿答没有想到的是，蒙古重兵器车如此精良，自己的重兵器车如此不堪。
战斗不到一个时辰，拜勒寒城墙上的重兵器车，要么被烧毁，要么被砸坏，大部分被摧毁。城墙上的阿儿兰士兵也死伤无数，纷纷躲在城墙下面。
又攻击了一个时辰，哲别把所有的攻城步兵召集起来，对他们说，蒙古勇士们！你们虽然是花剌子模人，但只要加入蒙古大军，就都是我们的兄弟，现在阿儿兰地区长官杀死我们十名兄弟，我们应不应该为他们报仇？
那些攻城步兵纷纷高喊，报仇！报仇！
于是哲别命令攻城步兵开始推送攻城云梯攻打拜勒寒城墙。
两个时辰后，哲别偏军全面占领拜勒寒城墙。阿秃儿答率领一万骑兵从城北大门拼死突围。经过一番血战，阿秃儿答好不容易率领剩下不到三千人的骑兵逃了出去，又被蒙古骑兵追了上来。阿秃儿答没命的逃，却被哲别一箭射中背心，摔落马下，气绝身亡。
当天晚上哲别偏军全部驻扎于拜勒寒城墙上，生火做饭，进行休整。期间拜勒寒城内守军多次组织突围，都被蒙古骑兵的弓箭射散。
次日凌晨，哲别命令蒙古骑兵进城。这时成吉思汗取消“屠城令”、“杀降令”的诏书还没有送到，哲别下令屠城。城内的百姓不论是士兵还是百姓，全部被杀死，年轻漂亮的妇女往往是被奸淫后再被杀死，还有很多孕妇被开膛破肚而死。屠杀持续了三天三夜，城内守军和百姓大约十余万人全部被杀死，大量的粮食物资被抢走。
哲别偏军在拜勒寒城墙上休整三日后，继续北上。