公元1242年，察合台病逝，至此成吉思汗所有的兒子都已經離世。
察合台汗國的汗位傳給了其生前指定的繼承人哈剌旭烈，他成為察合台汗國的第二任可汗和第四任可汗。
察合台汗國汗位在長子後裔之中傳承順序
哈剌旭烈是察合台長子木禿堅第四子，也是嫡幼子。木禿堅生前非常受成吉思汗寵愛，也是成吉思汗指定察合台的繼承人。從【蒙古秘史】和【元史】在內的諸多史料可以了解到，鐵木真對木禿堅這個孫子的器重是要超過他其余50多個孫子的。此子英武絕倫、聰慧過人，很討鐵木真的歡喜，在蒙古人第一次西征中亞花剌子模時，一直將其帶在身旁，鐵木真向這位孫子傾心傳授了很多治國理政思想和戰爭指揮經驗。
然而天有不測風雲，人有旦夕禍福，在跟隨成吉思汗進剿紮蘭丁殘余勢力時，木禿堅在攻擊範延堡城下督戰時（今阿富汗巴米揚），被飛來的流失射死。被寄予厚望的愛孫戰死，鐵木真盛怒之下命令攻下整座城池不許留下任何有生命的東西，一座佛教聖城變成了人間煉獄化為一片廢墟。
木禿堅生前有四個兒子，長子拜柱，次子不裏，三子也孫都哇，四子哈剌旭烈。
痛失愛子的察合台在生前指定由木禿堅嫡幼子做繼承人。當然，人死了管不了身後事，哈剌旭烈繼任察合台汗國可汗之位時，察合台仍有其他兒子還在世，家族內對哈剌旭烈上位表示不服氣的大有人在。
公元1246年，窩闊台長子貴由繼任蒙古帝國第三任大汗。貴由上台後就扶持起了察合台家族內同自己關系要好的也速蒙哥做察合台汗國可汗(察合台第五子)，罷黜了哈剌旭烈的汗位。
貴由這次強勢幹預察合台家族的權力交接，讓整個察合台汗國的汗位更叠變得混亂不堪。這讓察合台其余諸子孫宗王幾乎都看到了希望，原來汗位也可以透過這樣操作得來。
公元1251年，拖雷長子蒙哥獲得宗室諸多宗王勢力支持，成為第四任蒙古帝國大汗。蒙哥上位後，開始清洗反對他的察合台家族、窩闊台家族的部份宗王勢力。
尤其是同窩闊台家族親近的也速蒙哥和不裏等人，幾人均被蒙哥汗處死。蒙哥又重新冊封哈剌旭烈為察合台汗國可汗，就這樣哈剌旭烈做了察合汗國第四任可汗。
時也命也，哈剌旭烈的命運也太坎坷了，被罷黜十年的汗位失而復得，不幸的是從哈剌和林返回封國的途中，他就突然暴病而亡了。哈剌旭烈生前有一個兒子叫木八剌沙，蒙哥只好冊封木八剌沙為察合台汗國可汗。
木八剌沙年紀還太小，察合台汗國的主要軍政大事由其母親也就是哈剌旭烈正妻王妃兀魯忽乃處理。兀魯忽乃監國長達九年時間，期間還很好的配合了旭烈兀西征中東阿拉伯世界的行動。
忽必烈和阿裏不哥長達四年的權力爭鬥之戰，阿魯忽矯召奪權，獲得察合台汗國控制權。
阿魯忽是察合台第六子拜答兒之子，因其父在西征歐洲時建立赫赫戰功不幸戰死在前線，阿魯忽繼承了父親的才能，在察合台家族很有威望。
公元1259年，蒙哥汗戰死在南宋前線釣魚城城下。隨後拖雷次子忽必烈和四子阿裏不哥之間為爭奪蒙古帝國大汗之位，爆發激烈內戰。
蒙古帝國隨即陷入混亂狀態，各宗王勢力開始選邊站隊，支持忽必烈和阿裏不哥的各方勢力幾乎勢均力敵，阿魯忽投靠阿裏不哥。
阿魯忽利用阿裏不哥的詔書接管了察合台汗國的軍政大權，兀魯忽乃王妃結束監國使命。兀魯忽乃王妃和其幼子木八剌沙無端被奪取了大權，便動身前往哈剌和林去找阿裏不哥理論，以求個公道，阿裏不哥並不理會，扣留了兀魯忽乃王妃。
阿裏不哥在同忽必烈的戰爭中逐步落入下風，阿魯忽看阿裏不哥難成大事，於是就倒向了忽必烈。
阿裏不哥見阿魯忽背叛自己，顧不上忽必烈的軍事壓力，率大軍向中亞挺進，準備找阿魯忽算賬。阿裏不哥不久後攻下了察合汗國都城阿力麻裏城，阿魯忽帶領殘余部眾逃往喀什，隨後又將都城遷往撒馬爾罕。
不久後阿裏不哥處境越發艱難，以前擁護他的宗王勢力紛紛棄他而去，阿魯忽集結軍隊準備收復阿力麻裏，為求得緩兵之計，阿裏不哥放回之前扣留的兀魯忽乃王妃。阿魯忽順勢娶了兀魯忽乃王妃為妻，立木八剌沙為繼承人，這樣就確立了自己察合台汗國可汗的合法地位，堵住了悠悠之口。
「塔剌思聯盟」四方混戰的終結，蒙古帝國分家
忽必烈和阿裏不哥以武力爭奪蒙古帝國大汗之位的同時，其他家族宗王勢力也因為搶奪地盤陷入混戰。窩闊台第五子合失之子海都，在戰亂之際，整合了窩闊台家族的封地，自立為汗，對外宣布自己才是蒙古帝國合法大汗，建都葉密立(今新疆額敏縣)。
伊兒汗國的旭烈兀和金帳汗國的別兒哥為爭奪高加索亞塞拜然地區爆發激烈沖突，阿魯忽趁別兒哥在高加索酣戰之際，率軍橫掃金帳汗國河中地區花剌子模總督地區，占領金帳汗國阿姆河以北以及錫爾河以東草原和許多富庶的城池。
別兒哥為制衡阿魯忽在河中地區的勢力，給海都送去大量物資，鼓動海都去進攻阿魯忽。而此時忽必烈和阿裏不哥的戰爭已經快見出分曉，術赤家族、察合台家族、窩闊台家族、拖雷家族之家此時相互之間都已經殺的難解難分。
公元1264年7月，阿裏不哥向開平的忽必烈投降，忽必烈贏得了蒙古帝國大汗之位爭奪戰的勝利。
1264年-1266年之間，別兒哥、旭烈兀、阿魯忽三人相繼去世，但是術赤家族、窩闊台家族、察合台家族圍繞中亞河中地區的爭奪戰還沒結束。
木八剌沙繼任了察合台汗國的汗位，但此人沒有政治才能，在同海都的爭奪戰中，相繼丟掉了舊都阿力麻裏，錫爾河以東肥沃的塔剌思、肯切克草場，諸如訛答剌在內的富庶城池，都被海都搶占去了。
忽必烈身邊的察合台家族宗王木禿堅三子也孫都哇之子八剌，向忽必烈進言要求回察合台汗國接管大權，遏制海都的擴張勢力，並行誓一定會效忠忽必烈。
八剌回到察合台汗國便積極拉攏家族各方勢力，在八剌的陰謀運作下，和家族的各貴族勢力一起罷黜了木八剌沙，八剌成為了察合台汗國可汗。
八剌上台第一件事就是背刺忽必烈，攻占了忽必烈西方重鎮斡端（今新疆和田）。此時忽必烈主要精力都集中在對南宋方向，無瑕顧及西方，於是就放任八剌的背叛行為，同時也是在觀望著海都的態度，只希望八剌與海都二人廝殺起來，自己坐收漁翁之利。
八剌在斡端獲得了充足的物資補給，不久後就同海都在錫錫爾河畔發生大戰，將海都所部打的大敗。
海都於是同金帳汗國結成同盟，此時的金帳汗忙哥帖木兒派自己的四叔祖別兒哥徹兒率領5萬大軍前來助陣海都（忙哥帖木兒是拔都次子禿罕次子，別兒哥徹兒是術赤第四子）。八剌被海都和金帳汗國聯軍打的大敗，所屬軍隊一潰千裏，一直退到阿姆河以西才重新集結起來。
海都和金帳汗國聯軍還在繼續推進窮追不舍，八剌被逼入絕境，索性決定破罐子破摔，準備對察合台汗國境內所有富庶城池進行徹底破壞，以免它們落入海都和忙哥帖木兒之手。
撒馬爾罕、布克斯奧羅等城市的伊斯蘭教長老和貴族聽說八剌的瘋狂行為，帶著大量黃金珠寶來遊說海都和忙哥帖木兒，希望他們罷兵言和，海都和忙哥帖木兒也不希望事情做到那一步，一片焦土之城也不是他們想要的。
於是就派海都的堂弟欽察向八剌表達「和平團結」的意願(窩闊台第六子合丹之子)，約八剌和談。
公元1269年春，察合台汗國八剌汗、窩闊台汗國海都汗、金帳汗國代表別兒哥徹兒在窩闊台汗國境內的塔剌思、肯切克草原舉行會盟。金帳汗國、察合台汗國、窩闊台汗國三方訂立盟約，劃分阿姆河以北地區勢力範圍，並盟誓維護蒙古人傳統，反對背棄傳統的忽必烈和伊兒汗國阿八哈(旭烈兀已死，其長子阿八哈繼承其位)。這就是歷史上著名的「塔剌思聯盟」，史學家一般認為這就是蒙古帝國解體分家的標誌性事件。
八剌去世，窩闊台汗國海都掌控察合台汗國，察合台汗國淪為窩闊台汗國附庸，篤哇委身窩闊台汗國三十年後鹹魚翻身，重新振作察合台汗國。
公元1270年，八剌汗進攻伊兒汗國呼羅珊地區(今伊朗東部)。也裏之戰，八剌汗帶領的察合台汗國大軍掉入了伊兒汗國阿八哈的埋伏陷阱中，被打的大敗。八剌帶領少部份隨從逃出重圍，回到撒馬爾罕。
八剌不久後患上了中風，整個人癱瘓，連馬都騎不了，察合台汗國很多宗室諸王對國家前途喪失信心。木禿堅之孫阿合馬，察合台四子撒兒班之子聶古伯先後叛逃，準備去投奔元朝忽必烈。
八剌深知必須要對這種叛逃行為使出雷霆手段，咬著牙坐著轎子也要追擊叛軍。此時的八剌犯了一個嚴重失誤，他怕自己力量不足，居然派自己的弟弟牙撒兒去請求窩闊台汗國海都出兵援助。
海都一直惦記著察合台汗國的河中地區富庶城池，得到訊息，趕緊調集兩萬精銳長驅直入察合台汗國。很快等八剌反應過來已經晚了，海都大軍包圍了八剌營地。
公元1271年，在急火攻心之下，八剌病逝，海都順勢收編了八剌的人馬，拿走了八剌金庫中所有的財產。察合台汗國的貴族宗宗王們見大勢已去，以木八剌沙、合班、出拜等人為首的察合台家族宗王，紛紛向海都宣誓效忠。
海都也不想落得個把成吉思汗四個兒子任何一個支系徹底鏟除殲滅的惡名聲，要控制察合台汗國實權，就要扶持一個察合台家族十分聽話的傀儡。
有資格繼承察合台汗國汗位的，有阿魯忽的後裔，八剌後裔，木八剌沙後裔。阿魯忽有兩個兒子出拜、合班還在世，八剌有四個兒子別克帖爾、篤哇、巴思麻、兀剌歹，還有一個曾被廢黜的木八剌沙。但是因為這七個是有合法性繼承汗位的人選，海都怕他們一旦被扶持，就有強大的號召力，可能會脫離掌控。因此海都把他們都排除在外，而是將曾經背離八剌的聶古伯扶上了察合台汗國可汗之位。
聶古伯是八剌的堂兄，並沒有繼承察合台汗國汗位的合法性，海都的這一做法讓阿魯忽諸子、八剌諸子以及木八剌沙很不滿意，於是察合台家族宗王相約攻擊海都。
雙方在布克斯奧羅爆發激戰，察合台家族宗王拜下陣來，各自潰逃投奔東西去了。八剌長子別克帖兒和阿魯忽諸子逃往元朝忽必烈處，木八剌沙投奔伊兒汗國，八剌另外三個兒子篤哇、巴思麻和兀剌歹則向海都投降。
聶古伯在海都的扶持下做了三年傀儡可汗後，逐漸有了復興察合台汗國的想法。海都在察覺他的企圖後，便指使察合台第七子合答海之子不花帖木兒襲殺聶古伯，順勢立不花帖木兒為察合台汗國可汗。
然而不花帖木兒也不是省油的燈，此人更是桀驁不馴，竟然密謀要進攻海都。海都不能容忍這樣的行為，果斷的處死了不花帖木兒。
公元1274年，海都扶持八剌次子篤哇做了察合台汗國可汗。篤哇見識過海都的厲害，也看見了在他之前幾任可汗的悲慘經歷，他決心不與海都產生正面對抗，反而要韜光養晦極力談好海都，獲取海都的信任，反正自己比海都年輕，直至把海都熬死後才有機會復國。
在壓制住察合台家族反抗勢力稱霸中亞後，海都準備向東方進攻，向元朝忽必烈發起挑戰。
公元1274年-1301年，這二十七年的時間，篤哇一直忠心耿耿的做好海都的傀儡附庸小跟班兒，與海都共同進退，發動一次又一次對元朝的進攻。
