Sát Hợp Đài qua đời năm 1242, một thời gian ngắn sau khi em trai Oa Khoát Đài mất. Trong gần hai mươi năm sau đó, hãn quốc Sát Hợp Đài là một quốc gia lệ thuộc triều đình trung ương Mông Cổ, thế lực này có thể phế truất và bổ nhiệm các hãn theo ý họ. Các thành phố tại Transoxiana trong khi nằm trong biên giới của hãn quốc này nhưng lại do các quan lại chịu trách nhiệm trực tiếp với Đại Hãn cai quản.[7]

Việc lệ thuộc vào triều đình trung ương đã kết thúc trong thời gian cai trị của cháu nội Sát Hợp Đài là A Lỗ Hốt (Alghu, 1260–1266), ông đã lợi dụng cuộc nội chiến giữa Hốt Tất Liệt (Khubilai) và A Lý Bất Ca (Ariq Boke) để nổi dậy chống lại A Lý Bất Ca, chiếm được thêm các lãnh thổ mới và giành được lòng trung thành của các quan chức của Đại Hãn tại Transoxiana.[8] Hầu hết thành viên nhánh Sát Hợp Đài ban đầu ủng hộ Hốt Tất Liệt nhưng đến năm 1269 họ đã gia nhập lực lượng cùng Oa Khoát Đài hãn quốc.[9]

Người thừa kế cuối cùng của A Lỗ Hốt là Bát Lạt (Baraq, 1266–1271), ông đã trục xuất quan lại cai trị khu vực Tân Cương của Hốt Tất Liệt, nhanh chóng vướng vào cuộc xung đột với hãn Hải Đô (Kaidu) của nhánh Oa Khoát Đài, người này nhận được sự trợ giúp của Kim Trướng Hãn Quốc và tấn công nhánh Sát Hợp Đài.[10]

Bát Lạt nhanh chóng bị giam hãm tại Transoxiana và buộc phải trở thành chư hầu của Hải Đô.[11] Đồng thời, ông đang có xung đột với A Bát Cáp (Abaqa), hãn của Y Nhi hãn quốc tại Ba Tư. Bát Lạt tấn công trước, nhưng bị quân Y Nhi hãn quốc đánh bại và phải rút lui đến Transoxiana, nơi ông mất không lâu sau đó.[12]

Một vài hãn nhánh Sát Hợp Đài sau đó được Hải Đô chỉ định,[13] còn ông ta vẫn duy trì ảnh hưởng lên hãn quốc này cho đến khi qua đời. Ông cuối cùng đã tìm thấy một hãn phù hợp, một con trai của Bát Lạt tên là Đô Oa (Duwa, 1282–1307), người này đã tham gia vào các cuộc chiến của Hải Đô với Hốt Tất Liệt và các hậu duệ cai trị nhà Nguyên.[14] Cả hai vị quân chủ này đều tích cực chống lại Y Nhi hãn quốc.[15] Sau cái chết của Hải Đô vào năm 1301, Đô Oa từ bỏ lòng trung thành với người kế vị của nhánh Oa Khoát Đài. Ông kiến lập hòa bình và nộp triều cống cho nhà Nguyên. Vào thời điểm ông mất, Sát Hợp Đài hãn quốc là một nhà nước hầu như độc lập.[16]