Założona w Iranie dynastia Khwarazmian przetrwała jedynie do najazdu Mongołów pod rządami Czyngis-chana .Do 1218 roku szybko rozwijające się imperium mongolskie graniczyło z terytorium Khwarazmian.Ala ad-Din Muhammad, władca Khwarazmian, rozszerzył swoje królestwo na większość Iranu i ogłosił się szachem, starając się o uznanie u kalifa Abbasydów Al-Nasira, czemu odmówiono.Inwazja Mongołów na Iran rozpoczęła się w 1219 r., po masakrze jego misji dyplomatycznych w Khwarezm.Inwazja była brutalna i wszechstronna;główne miasta, takie jak Buchara, Samarkanda, Herat, Tus i Nishapur, zostały zniszczone, a ich ludność została zmasakrowana.Ala ad-Din Muhammad uciekł i ostatecznie zmarł na wyspie na Morzu Kaspijskim.Podczas tej inwazji Mongołowie zastosowali zaawansowane techniki wojskowe, w tym użycie chińskich katapult i prawdopodobnie bomb prochowych.Chińscy żołnierze, biegli w technologii prochowej, byli częścią armii mongolskiej.Uważa się, że podbój Mongołów sprowadził do Azji Środkowej chińską broń prochową, w tym huochong (moździerz).Późniejsza literatura lokalna przedstawiała broń prochową podobną do tej używanej wChinach .Inwazja mongolska, której kulminacją była śmierć Czyngis-chana w 1227 r., była druzgocąca dla Iranu.Spowodowało to znaczne zniszczenia, w tym splądrowanie miast w zachodnim Azerbejdżanie .Mongołowie, pomimo późniejszego przejścia na islam i asymilacji z kulturą irańską, wyrządzili nieodwracalne szkody.Zniszczyli stulecia islamskiej nauki, kultury i infrastruktury, burząc miasta, paląc biblioteki i zastępując meczety świątyniami buddyjskimi na niektórych obszarach.^[38]Inwazja miała także katastrofalny wpływ na życie cywilne w Iranie i infrastrukturę kraju.Zniszczenie systemów irygacyjnych Kanatu, szczególnie w północno-wschodnim Iranie, zakłóciło układ osadnictwa, prowadząc do opuszczenia wielu niegdyś zamożnych miast rolniczych.^[39]Po śmierci Czyngis-chana Iranem rządzili różni dowódcy mongolscy.Hulagu-chan, wnuk Czyngisa, był odpowiedzialny za dalszą ekspansję potęgi mongolskiej na zachód.Jednak do jego czasów imperium mongolskie rozpadło się na różne frakcje.Hulagu założył Ilchanat w Iranie, separatystyczne państwo imperium mongolskiego, które rządziło przez osiemdziesiąt lat i ulegało coraz większej persjalizacji.W 1258 roku Hulagu zajął Bagdad i stracił ostatniego kalifa Abbasydów.Jego ekspansja została zatrzymana w bitwie pod Ain Jalut w Palestynie w 1260 roku przez Mameluków.Dodatkowo kampanie Hulagu przeciwko muzułmanom spowodowały konflikt z Berke, muzułmańskim chanem Złotej Ordy , uwydatniając rozpad jedności Mongołów.Pod rządami Ghazana (1295–1304), prawnuka Hulagu, islam został ustanowiony religią państwową Ilchanatu.Ghazan wraz ze swoim irańskim wezyrem Raszidem al-Dinem zainicjowali ożywienie gospodarcze w Iranie.Obniżyli podatki dla rzemieślników, promowali rolnictwo, przywrócili prace irygacyjne i zwiększyli bezpieczeństwo szlaków handlowych, co doprowadziło do wzrostu handlu.Zmiany te ułatwiły wymianę kulturalną w Azji, wzbogacając kulturę Iranu.Godnym uwagi rezultatem było pojawienie się nowego stylu malarstwa irańskiego, łączącego elementy artystyczne Mezopotamii i Chin.Jednak po śmierci siostrzeńca Ghazana, Abu Saida w 1335 r., Ilchanat pogrążył się w wojnie domowej i podzielił się na kilka mniejszych dynastii, w tym Jalayiridów, Muzaffaridów, Sarbadars i Kartidów.XIV wiek był także świadkiem niszczycielskich skutków czarnej śmierci, w wyniku której zginęło około 30% populacji Iranu.^[40]