Sự sụp đổ của Seljuk sau khi bị Tây Liêu đánh bại đã cho phép Khwarezmid, trước đây vốn là chư hầu của Tây Liêu, đã mở rộng lãnh thổ ra các lãnh địa trước đó của Seljuk. Năm 1207, các cư dân của Bukhara nổi dậy chống lại sadrs (các lãnh đạo tăng lữ), điều này được 'Ala' ad-Din Muhammad của nhà Khwarezm-Shah sử dụng làm cái cớ để đánh chiếm Bukhara. Muhammad sau đó lập liên minh với người cai trị của Đông Kara-Khanid là Uthman (về sau cưới con gái của Muhammad) để chống lại Tây Liêu. Năm 1210, nhà Khwarezm-Shah chiếm Samarkand sau khi quân Tây Liêu rút lui để đối phó với cuộc nổi loạn của Khuất Xuất Luật, người này đã chiếm được kho ngân khố của Tây Liêu tại Uzgen.[6] Khwarezm-Shah sau đó đã đánh bại Tây Liêu ở Talas. Muhammad và Khuất Xuất Luật rõ ràng đã đồng ý với nhau để phân chia đế quốc Tây Liêu.[17] Năm 1212, cư dân Samarkand tổ chức một cuộc nổi dậy chống lại Khwarezmia với sự trợ giúp từ Uthman. Quân Khwarezm-Shah trở lại, tái chiếm Samarkand và hành quyết Uthman. Ông yêu cầu tất cả các lãnh đạo Kara-Khanid chịu khuất phục, và cuối cùng tiêu diệt nhà nước Tây Kara-Khanid.

Năm 1211, Khuất Xuất Luật chiếm giữ ngai vàng Tây Liêu. Cùng năm đó, người lãnh đạo cuối cùng của nhà nước Đông Kara-Khanid bị giết chết trong một cuộc nổi dậy tại Kashgar, đặt dầu chấm hết cho Hãn quốc Kara-Khanid.[18] Năm 1218, Khuất Xuất Luật bị quân Mông Cổ giết chết, và lãnh thổ Tây Liêu trở thành một phần của đế quốc Mông Cổ. Đế quốc Khwarezmia cũng sụp đổ sau đó.