蒙元时期的西北宗藩国，成吉思汗次子察合台所建。成吉思汗建国后，察合台分得四千蒙古民户。成吉思汗西征时，又将畏兀儿以西直至阿姆河之间的草原分封给察合台，遂形成察合台汗国。其疆域最盛时东至吐鲁番、罗布泊，西至阿姆河，北到塔尔巴哈台山，南越兴都库什山。都城在伊犁河畔的阿力麻里(今新疆伊犁哈萨克自治州霍城西)。察合台汗国和蒙元中央政府的关系十分密切。成吉思汗死后，察合台拥戴窝阔台即大汗位，且谨守臣节。蒙哥即位后，曾立别失八里(今新疆济木萨尔北破城子)行尚书省，管辖从畏兀儿直至河中地区(今锡尔河与阿姆河之间的地区)。忽必烈即位后，西北诸王海都等发动叛乱，察合台汗国成为叛王与中央政府激烈争夺的地区。元朝政府长期在这里驻守军队，并在别失八里、阇鄽(今新疆且末)、斡端(今新疆和田)等地组织屯田。叛乱平息后，察合台后王仍承认元朝皇帝的宗主地位。十四世纪中叶，察合台汗国陷于分裂。西察合台汗国后来演变为帖木儿帝国，东察合台汗国到明朝永乐年间则改称亦力把里，首府在亦力把里(今新疆伊宁)。