13世纪，成吉思汗及其子孙东征西讨，先后灭掉了四十多个国家，建立起史上最庞大的帝国。与匈奴、突厥、回纥等游牧民族一样，蒙古拥有优秀的草原骑兵。然而蒙古霸业之所以前无古人，是因为拥有相较于其他欧亚政权的整体军事优势。从战术运用与执行、武器装备到情报搜集、战争规划与准备等，蒙古人都展现出无以伦比的战争禀赋和超前的战争思维。蒙古帝国在军事领域的
蒙古骑兵的机动性举世无双，一边作战一边行军，每天能推进80公里；欧洲骑士单纯行军也只能完成一半路程。战马是蒙古军队所向披靡的关键因素之一。与高大的欧洲马相比，蒙古马矮小精壮，皮厚毛粗，耐受力极强，可忍受零下四十度的严寒，所以蒙古第二次西征敢于在东欧的冬季发动战事。蒙古马能在雪地里觅食，士兵可靠母马的马奶充饥，这就降低了粮草补给的负担。蒙古的行军、迂回、穿插、诈败等战术对战马要求极高，再有耐力的蒙古马也吃不消，因此每个骑兵通常有四五匹备用马。
欧洲的马鞍非常高且僵硬，后鞍完全包住骑士臀部，马鞍上有薄金属覆盖保护骑士胃部，这样的设计令骑士在马上很稳定，能发挥持长枪冲锋的威力，但也限制了骑士的转身和移动。蒙古马鞍完全不同，后鞍几乎平铺在马背上，骑兵能自由移动，尤其在后退时可用“帕提亚回马射”射击敌人。
一只典型的蒙古军队里重骑兵大约占40%，轻骑兵60%。重骑兵主要用于突击，有必要也近身搏斗。第二次西征（1235-1242年）时蒙古重骑最常见的铠甲是铁片甲（lamellar armor），也有人穿锁子甲和皮革护甲。铁片甲本身可以抵御弯刀的劈砍以及弓箭和其他投掷武器的穿刺，但是刀剑能轻易砍断固定铁片甲的皮筋，连续多次的劈砍可能导致铁片甲崩裂。同时期的欧洲重装骑士一般全身（包括头部）披戴锁子甲，刀剑的劈砍不能损毁锁子甲，但是箭和长矛能穿透，而且锁子甲沉重，大大降低了骑兵的灵活性和速度。
轻骑兵在蒙古战术体系中非常重要，可以远射、诱敌、警戒、迂回包抄甚至近战，主要的打击手段是密集放箭。轻骑兵一般只戴圆型头盔，身体和马匹的护甲很少。轻骑兵使用的蒙古复合反曲弓（弓背由木材、牛角和肌腱复合制成）的性能比欧洲当时最好的英国长弓（榆木或紫杉木制成）还优越：蒙古弓拉力至少166磅，有效射程320米，英国长弓分别为80磅和230米。
英国长弓并没有在欧洲大陆广泛使用，与蒙古交战的中东欧军队用的更可能是十字弩，虽然射程和威力与长弓相当、但发射频率远逊于长弓和蒙古弓。欧洲骑士不屑于使用弓箭，只有充当配角的步兵使用弓弩。蒙古轻骑兵使用的箭至少有三种，一种箭头重而狭窄，用于远射，可以射穿锁子甲；一种箭头大而且宽，用于近射，射马尤其有效；第三种箭是信号箭或者用来放火。
蒙古重骑和轻骑使用的近战武器都是弯刀，在阿拉伯弯刀基础上改良而成。刀身小而轻，有很好的曲度，更符合力学理论。“弯刀接触敌人身体会沿着刀刃曲面滑动”，不会砍入身体而拔不出，劈到铠甲不易被震飞，因此可以连续劈砍。欧洲骑兵的直剑势大力沉，如果砍中可以造成较大威胁，但因为沉重而速度较慢，而且易被反震折断。轻骑兵还携带一种带钩的矛或枪，可以用钩把敌人拉下马。由于枪头有钩，刺入敌人身体不会太深，容易拔出。欧洲骑兵的主要武器是长枪（lance），长而且重，对步兵和骑士很致命，对付灵活机动的蒙古骑兵很不实用。13世纪上半叶，蒙古骑兵的武器装备已经优于欧洲，卓越指挥下的骑兵战术更超出欧洲人的想象。
亚历山大大帝创造、汉尼拔完善的“两翼包抄”的经典骑兵战术，在亚平宁半岛屡立奇功，十余年内罗马共和国几乎没有将领敢与汉尼拔正面交锋。到了中世纪中前期，欧洲骑士文化强调光明正大的打法，个人英雄主义泛滥，战术呆板。欧洲中世纪完全称得上军事战术史的黑暗时代。蒙古采用的多种骑兵战术（箭雨打击、两翼包抄、佯退、开口等）其实并非原创，突厥和回纥等草原部落都曾用过，但经历严酷战术操练的蒙古军队能将其灵活运用、完美发挥。
如果遭遇的敌军兵力不多或阵型不整，蒙古轻骑兵会从重骑兵队列之间的空隙冲出向敌军齐射，这种射击没有具体瞄准目标，只是以高频大量的轮射打击敌军，有时还能造成混乱。轻骑兵完成任务返回重骑身后，重骑兵趁势发起冲锋，同时两翼的轻骑兵（往往借助烟雾和尘土等掩护）包抄到敌军的侧翼乃至身后，与重骑兵一起形成合围之势。
遇到严阵以待的强大敌军，蒙古经常使出诈败诱敌的战术，将前者吸引到选中地点，与埋伏好的军队合围灭之。第一次西征（1219-1224年）后期的喀尔喀河战役（1223年5月），哲别与速不台率领不足3万人面对斡罗斯与钦察的10万联军。蒙军连续撤退九天至有利地点——喀尔喀河畔。追了九天的联军队形混乱，蒙古骑兵遂发起突击，两翼也很快包抄到位，一举击溃敌军。此役中70位贵族阵亡，6个斡罗斯王公被处死，加上后来的围城战，联军损失约5万人，蒙古人伤亡微不足道。
第二次西征的列格尼卡战役（1241年4月9日），西里西亚公爵亨利二世率领的四万波兰联军被蒙古轻骑兵的佯退所骗，一路追击后者，德国步兵与前方骑兵脱节。埋伏好的蒙古重骑兵突然从正面向联军放箭，佯退的轻骑兵在两翼包抄，专射敌军战马。
蒙古重骑发起冲锋，落马的骑士由于盔甲沉重行动困难，任凭蒙古人宰割。亨利二世和多名波兰贵族战死，法国圣殿骑士团的参战骑士全部阵亡，条顿骑士团大首领身负重伤，联军总共死亡25，000人。
困兽犹斗的道理蒙古人自然也懂得。列格尼卡战役两天后的赛约河之战，第二次西征的统帅拔都在赛约河对岸强攻匈牙利的守桥军，速不台率领部队悄悄渡过结冰的河面，绕到匈牙利大营侧后，与拔都形成合围。被围在大营内的敌军如果以哀兵心态作战，蒙古即使胜利也会付出较大代价，因此蒙军在包围圈西侧留出一个缺口。匈牙利军队发现逃生希望，无心恋战，争先恐后向西逃窜，很多士兵甚至扔下武器。然而蒙古人早在路上设下陷阱，并从后方追杀。这就是蒙古人的开口战术。在数日的追杀过程中，匈牙利军队死亡7万人，蒙古人可能仅损失1000人左右。
蒙古将领灵活运用两翼迂回、佯退诱敌以及开口战术，在关键战役中屡屡完胜，且胜后时常血腥屠城。欧洲人用鞑靼人（Tartars）命名强大到恐怖的蒙古战士，因为Tartar一词源于Tartarus——希腊神话中的地狱。他们和罗马帝国后期来自东方的匈奴人一样，是惩罚基督教世界的上帝之鞭。
蒙古人不仅战术设计高超，也有严格军纪保障下的卓越执行力。1213年9月的阳河谷之战，成吉思汗率军34，000人欲歼灭镇守要冲的10万金军。蒙古的策略是中路人马直接攻击守军；同时利用阳河谷周遭的复杂地形做掩护，东西两路骑兵翻山越岭迂回至金兵的侧翼和身后。这个计划看起来简单，实则难在各路军队执行与配合的精确和到位。如果中路进攻过于猛烈，金兵很有可能直接撤退，蒙军丧失了包围的可能。东西两路如果过早攻击，则很可能被金兵识破意图（金军已有多次被迂回包围的教训）；或者两路发起攻击时间相距过久，则由于人数劣势可能被金军反制。
无论上述哪种情况出现，金朝全军都很可能成功撤回阳河谷后面的居庸关，蒙古则将面对艰难的攻城战。实际情况是，蒙古中路佯攻吸引了守军的全部注意力，包抄骑兵成功直插守军两肋和身后。8万金军遭屠戮，尸体堆满阳河谷。此役蒙古的斥候和传令兵（负责侦察、联络和传达命令）发挥了关键作用，确保行军与进攻的准时、协调、恰到好处。蒙古的情报搜集也非常有前瞻性。情报系统是国家军事机器的重要组成部分，蒙古的情报网络和商人充当的间谍遍布欧亚大陆。每次大规模战争和战役前必定是谍报先行，在分析情报的基础上制定作战方案。
1218年，花剌子模的海尔汗抢劫蒙古商队，花剌子模国王摩诃末杀死了蒙古交涉的使者。同年的忽里台大会上成吉思汗决定发动第一次西征。此前通过丝绸之路上的商队间谍，蒙古人对花剌子模已经有相当的了解。西征的战争规划周密完整，备战充分，事无巨细，甚至是过于小心谨慎。高级将领组成的委员会负责制定战争规划：分析双方形势、战略目标、进攻路线选择、军队数量及构成、每支部队的目标与任务、后勤保障等。
蒙古人召集了10万蒙古新兵参战，但他们缺乏实战经验。成吉思汗在1209年整个夏天高强度训练新兵以达到作战部队的水平。蒙古还征召了围城战需要的工程专家和士兵等近万人，准备大量的破城槌、投石机和火药等。物流保障方面，3000多公里的行军路线上设置军火库，修路架桥。
反观花剌子模，几乎没有任何战争规划，仅是将大部分兵力分布在重要城市里“迎接进攻”，战争主动权拱手相让。从攻打第一个城市到占领花剌子模的首都撒马尔罕（1220年3月），蒙古军队仅用了六个月。花剌子模在战争开始前竟然估计蒙古军队要一年才能行进到本国。蒙古军队最多的时候仅有20万人，而花剌子模有40万装备精良的军队。这是13世纪一场准备充分、以少胜多的闪电战。
第二次西征（1236—1241年）开始的十年前，蒙古人搜集欧洲情报，了解欧洲君主王侯对入侵的抵抗程度，绘制罗马时代留下的道路地图。第二次西征占领俄罗斯后，蒙古人花了两年时间巩固统治并继续搜集情报，在这个过程中，蒙古天才将领速不台成了“欧洲通”，他对欧洲的政治环境、各国的兵力部署配置、军队的优劣都了然于胸。拔都是名义上的西征统帅，速不台才是击垮东欧的真正决策人和指挥者。与此相对，欧洲人对蒙古所知甚少。
军事立国的蒙古非常重视军队各类各级人才的长期培养。蒙古儿童从四五岁起就送到戈壁里的学校练习射箭和骑马，到十五岁应征入伍时，已具备优异的骑射能力。
蒙古军队的训练方式接近现代军事的实操演习（sham-fight），主要目的是掌握实战中的行军、布阵和战术以及面对面的近身武器格斗，训练严格残酷。成吉思汗在只有13，000人的军队时就用此种演练方式。军队达到5万人以上的规模时，演习所需场地过于庞大，管理过于复杂，成吉思汗以狩猎活动取而代之。
通过和平年份冬季持续一到三个月的大狩猎（nerge），普通战士对各种战术无比精熟，各级指挥官（万户长、千户长和百户长等）在指挥、控制、协同配合等方面也获得了充分的锻炼。 征服金朝的过程中，成吉思汗又认识到攻城战的重要性，于是成立了战争学院，从中原俘虏的工匠教授围城战所需的器械和火药等专业知识。蒙古最终建立起一支3万炮兵和工兵组成的攻城部队。战争学院后来增加了对高级指挥官的培训，想成为千户长以上的将领必须在战争学院受训。
蒙古战士军纪严明，没有人会为抢劫财物而放弃追击和战斗，违抗命令不进攻者将被斩首。对逃兵的惩罚尤为严厉，未获准撤退的视为逃兵，会面临连坐惩罚。“十人队中有人逃而其他人没有当场制止，全队死刑，如果十人队全逃了，则该十人队所属的百人队全部处死”。
第二次西征和第三次西征（1253-1259年）期间，蒙古帝国发生的两次汗位争夺分别拯救了基督教文明和穆斯林文明。第三次西征的阿音扎鲁特战役（1259年9月），埃及的穆斯林联军反败为胜。蒙古的军事扩张走到尽头，骑兵优势尽失：阿拉伯马高大、冲刺速度快、耐力好；大马士革弯刀更大；埃及强弓比蒙古复合弓的射程还远，而且马木留克骑兵是终身训练制。几十年后奥斯曼土耳其帝国崛起，产生了一种混合了蒙古、阿拉伯、拜占庭和十字军特色的强大军事体制。14世纪以后，欧洲发生了若干次军事革命，冷兵器时代渐渐谢幕。
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