سلسله خوارزمیان که در ایران تأسیس شد، تنها تا زمان حمله مغول در زمان چنگیز خان دوام آورد.تا سال 1218، امپراتوری مغول که به سرعت در حال گسترش بود با قلمرو خوارزمیان هم مرز بود.علاء الدین محمد، حاکم خوارزمی، قلمرو خود را در سراسر ایران گسترش داده بود و خود را شاه اعلام کرده بود و به دنبال به رسمیت شناختن از خلیفه عباسی النصیر بود که رد شد.حمله مغول به ایران در سال 1219 پس از قتل عام نمایندگی های دیپلماتیک وی در خوارزم آغاز شد.تهاجم وحشیانه و همه جانبه بود.شهرهای بزرگ مانند بخارا، سمرقند، هرات، طوس و نیشابور ویران شدند و جمعیت آنها قتل عام شدند.علاء الدین محمد فرار کرد و سرانجام در جزیره ای در دریای خزر درگذشت.در طول این تهاجم، مغول ها از تکنیک های نظامی پیشرفته، از جمله استفاده از واحدهای منجنیق چینی و احتمالاً بمب های باروتی استفاده کردند.سربازان چینی که در فن آوری باروت مهارت داشتند، بخشی از ارتش مغول بودند.اعتقاد بر این است که فتح مغول، سلاح های باروتی چینی، از جمله huochong (یک خمپاره) را به آسیای مرکزی وارد کرد.ادبیات محلی بعدی، سلاح های باروتی مشابه آنچه درچین استفاده می شد را به تصویر می کشید.حمله مغول که با مرگ چنگیزخان در سال 1227 به اوج خود رسید، برای ایران ویرانگر بود.ویرانی های قابل توجهی از جمله غارت شهرهای آذربایجان غربی را به دنبال داشت.مغول ها با وجود اینکه بعداً به اسلام گرویدند و در فرهنگ ایرانی ادغام شدند، لطمات جبران ناپذیری را وارد کردند.آنها قرن‌ها علم، فرهنگ و زیرساخت‌های اسلامی را ویران کردند، شهرها را ویران کردند، کتابخانه‌ها را سوزاندند و در برخی مناطق معابد بودایی را جایگزین مساجد کردند.^[38]این تهاجم همچنین تأثیر فاجعه باری بر زندگی غیرنظامی ایرانی و زیرساخت های کشور داشت.تخریب سیستم‌های آبیاری قنات، به‌ویژه در شمال شرق ایران، الگوی سکونت‌گاه‌ها را مختل کرد و منجر به متروک شدن بسیاری از شهرهای کشاورزی که زمانی پررونق بودند، شد.^[39]پس از مرگ چنگیزخان، ایران توسط فرماندهان مختلف مغول اداره می شد.هولاگو خان، نوه چنگیز، مسئول گسترش بیشتر قدرت مغول به سمت غرب بود.با این حال، در زمان او، امپراتوری مغول به دسته های مختلف تقسیم شده بود.هولاکو حکومت ایلخانان را در ایران تأسیس کرد، کشوری جدا شده از امپراتوری مغول، که هشتاد سال حکومت کرد و به طور فزاینده ای ایرانی شد.در سال 1258 هولاکو بغداد را تصرف کرد و آخرین خلیفه عباسی را اعدام کرد.گسترش او در نبرد عین جالوت در فلسطین در سال 1260 توسط مملوک ها متوقف شد.علاوه بر این، لشکرکشی‌های هولاگو علیه مسلمانان باعث درگیری با برکه، خان مسلمان گروه ترکان طلایی شد، که بر فروپاشی وحدت مغول تأکید کرد.در زمان غازان (حکومت 1295-1304)، نوه هولاکو، اسلام به عنوان دین دولتی ایلخانان تأسیس شد.غازان به همراه وزیر ایرانی خود رشید الدین آغازگر احیای اقتصادی در ایران شدند.آنها مالیات صنعتگران را کاهش دادند، کشاورزی را ترویج کردند، کارهای آبیاری را بازسازی کردند و امنیت مسیرهای تجاری را افزایش دادند که منجر به افزایش تجارت شد.این تحولات تبادلات فرهنگی را در سراسر آسیا تسهیل کرد و فرهنگ ایرانی را غنی کرد.یک نتیجه قابل توجه، ظهور سبک جدیدی از نقاشی ایرانی بود که عناصر هنری بین النهرین و چین را در هم آمیخت.با این حال، پس از مرگ برادرزاده غازان، ابوسعید در سال 1335، ایلخانان به جنگ داخلی فرود آمد و به چند سلسله کوچکتر از جمله جلایریان، مظفریان، سربداران و کارتیدها تقسیم شد.قرن چهاردهم نیز شاهد تأثیر ویرانگر مرگ سیاه بود که تقریباً 30 درصد از جمعیت ایران را کشت.^[40]