旭烈兀使波斯成为伊儿汗国统治的核心地区，此次西征加强了东西方的交流，巴格达开城投降遭屠城

旭烈兀通过武力胁迫或联姻的手段，清除波斯境内的割据势力，使波斯成为伊儿汗国统治的核心地区，旭烈兀远征西亚，改变了该地区的政治版图和各宗教、教派的力量对比，加强了中西方交流

晚年的旭烈兀致力于巩固在波斯的统治，他通过武力胁迫或联姻的手段，清除了波斯境内的割据势力，使波斯成为伊儿汗国统治的核心地区。到他的孙子合赞汗统治时期，伊儿汗国达到全盛，领土“东起阿姆河，西至地中海，北自高加索，南抵印度洋”，经济文化也欣欣向荣。伊儿汗国的统治一直延续到1388年，亡于同为成吉思汗后裔的帖木儿之手。
旭烈兀在西亚的征服活动，不但改变了该地区的政治版图，而且改变了该地区各宗教、教派的力量对比，牵连之广，遍及欧亚各地乃至非洲。伊儿汗国同元朝本部的联系，远比蒙古其他三大汗国密切，丝绸之路畅通，中国的四大发明加快了西传的速度，而炮、阿拉伯数字、阿拉伯历法、行省制度等也传入中国。旭烈兀显然应居世界历史上有重要影响的帝王之列。

旭烈兀向巴格达的哈里发穆斯台绥木劝降，遭到拒绝，于是蒙古军队开始攻城，巴格达开城投降后，蒙古军队展开屠城，这次屠城被认为是伊斯兰历史中最具破坏性的事件之一
1257年，旭烈兀和他麾下大将郭侃率领的军队抵达巴格达。旭烈兀向巴格达的哈里发穆斯台绥木劝降，遭到拒绝。阿拉伯人警告蒙古人说如果他们攻击哈里发就将受到真主的惩罚。于是蒙古军队开始攻城。1258年2月10日，巴格达开城投降。蒙古军队展开了长达一个星期的屠城，数十万居民在屠杀中丧生，哈里发穆斯台绥木被纵马踏死，阿拉伯文化历史名城巴格达遭受浩劫。这次屠城被认为是伊斯兰历史中最具破坏性的事件之一。