Triều đại Khwarazmian, được thành lập ở Iran, chỉ tồn tại cho đến khi cuộc xâm lược của người Mông Cổ dưới thời Thành Cát Tư Hãn .Đến năm 1218, Đế quốc Mông Cổ mở rộng nhanh chóng giáp với lãnh thổ Khwarazmian.Ala ad-Din Muhammad, nhà cai trị Khwarazmian, đã mở rộng lãnh thổ của mình trên hầu hết Iran và tự xưng là shah, tìm kiếm sự công nhận từ Abbasid caliph Al-Nasir, nhưng đã bị từ chối.Cuộc xâm lược Iran của người Mông Cổ bắt đầu vào năm 1219 sau khi các phái đoàn ngoại giao của ông tới Khwarezm bị thảm sát.Cuộc xâm lược diễn ra tàn bạo và toàn diện;các thành phố lớn như Bukhara, Samarkand, Herat, Tus và Nishapur đã bị phá hủy và dân cư của chúng bị tàn sát.Ala ad-Din Muhammad bỏ trốn và cuối cùng chết trên một hòn đảo ở Biển Caspian.Trong cuộc xâm lược này, người Mông Cổ đã sử dụng các kỹ thuật quân sự tiên tiến, bao gồm cả việc sử dụng các máy bắn đá của Trung Quốc và có thể cả bom thuốc súng.Những người lính Trung Quốc thành thạo công nghệ thuốc súng là một phần của quân đội Mông Cổ.Cuộc chinh phục của người Mông Cổ được cho là đã đưa vũ khí thuốc súng của Trung Quốc, bao gồm cả huochong (súng cối), đến Trung Á.Văn học địa phương sau đó mô tả vũ khí thuốc súng tương tự như vũ khí được sử dụng ởTrung Quốc .Cuộc xâm lược của người Mông Cổ, đỉnh điểm là cái chết của Thành Cát Tư Hãn vào năm 1227, đã tàn phá Iran.Nó dẫn đến sự tàn phá đáng kể, bao gồm cả việc cướp bóc các thành phố ở phía tây Azerbaijan .Người Mông Cổ, mặc dù sau đó đã chuyển sang đạo Hồi và hòa nhập vào văn hóa Iran, đã gây ra những thiệt hại không thể khắc phục được.Họ đã phá hủy nền học thuật, văn hóa và cơ sở hạ tầng Hồi giáo hàng thế kỷ, san bằng các thành phố, đốt thư viện và thay thế các nhà thờ Hồi giáo bằng các ngôi chùa Phật giáo ở một số khu vực.^[38]Cuộc xâm lược cũng có tác động thảm khốc đến đời sống dân sự Iran và cơ sở hạ tầng của đất nước.Việc phá hủy hệ thống tưới tiêu qanat, đặc biệt là ở vùng đông bắc Iran, đã phá vỡ mô hình định cư, dẫn đến việc nhiều thị trấn nông nghiệp thịnh vượng một thời bị bỏ hoang.^[39]Sau cái chết của Thành Cát Tư Hãn, Iran được cai trị bởi nhiều chỉ huy người Mông Cổ.Hulagu Khan, cháu trai của Thành Cát Tư Hãn, chịu trách nhiệm mở rộng quyền lực của Mông Cổ về phía tây.Tuy nhiên, vào thời của ông, Đế quốc Mông Cổ đã bị chia cắt thành nhiều phe phái khác nhau.Hulagu đã thành lập Ilkhanate ở Iran, một quốc gia ly khai của Đế quốc Mông Cổ, cai trị trong 80 năm và ngày càng bị Ba Tư hóa.Năm 1258, Hulagu chiếm Baghdad và xử tử vị vua cuối cùng của Abbasid.Việc mở rộng của ông bị dừng lại trong Trận Ain Jalut ở Palestine năm 1260 bởi Mamelukes.Ngoài ra, các chiến dịch chống lại người Hồi giáo của Hulagu đã gây ra xung đột với Berke, hãn Hồi giáo của Golden Horde , làm nổi bật sự tan rã của khối thống nhất Mông Cổ.Dưới thời Ghazan (r. 1295–1304), chắt của Hulagu, Hồi giáo được thành lập như quốc giáo của Ilkhanate.Ghazan, cùng với tể tướng người Iran Rashid al-Din, đã khởi xướng một cuộc phục hưng kinh tế ở Iran.Họ giảm thuế cho các nghệ nhân, thúc đẩy nông nghiệp, khôi phục các công trình thủy lợi và tăng cường an ninh các tuyến đường thương mại, dẫn đến thương mại tăng vọt.Những sự phát triển này đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi văn hóa trên khắp châu Á, làm phong phú thêm nền văn hóa Iran.Một kết quả đáng chú ý là sự xuất hiện của một phong cách hội họa Iran mới, pha trộn các yếu tố nghệ thuật Lưỡng Hà và Trung Quốc.Tuy nhiên, sau cái chết của cháu trai Ghazan là Abu Said vào năm 1335, Ilkhanate rơi vào cuộc nội chiến và bị chia cắt thành nhiều triều đại nhỏ hơn, bao gồm Jalayirids, Muzaffarids, Sarbadars và Kartids.Thế kỷ 14 cũng chứng kiến ​​tác động tàn khốc của Cái chết đen, giết chết khoảng 30% dân số Iran.^[40]