Города Хорасана, которые сдались монголам, в целом, по-видимому, сохранились, но те, что отказывались подчиниться или запирали городские ворота в знак недружественного нейтралитета, были разграблены и опустошены. Разрушение ирригационных каналов имело самые тяжёлые последствия для земледельческих оазисов. Водохранилища, цистерны, плотины и шлюзы, создававшиеся упорным трудом многих поколений, были разрушены, поля и сады затоплены, каналы быстро занесены песком. А ведь в оазисах Хорасана, как и во всех других, без воды существование городов было невозможно.
Город Ниса стал добычей зятя Чингисхана, Тохучара, — того самого, что едва не поплатился головой за участие в несанкционированном грабеже. В итоге он был прощён и вновь получил высокий пост. Говорят, что в распоряжении Тохучара было два десятка камнемётов. Их подвели к стенам городских укреплений, и большие камни сеяли в городе смерть и страх, а тем временем сапёры при поддержке осадных башен приблизились к глинобитным стенам. Такого рода вылазки могли продолжаться неделями, а то и месяцами, если бы у осаждающих не было своих людей в осаждённом городе или если бы они не прибегли к хитрости, чтобы проникнуть за кольцо укреплений. Защитники города заделывали бреши в стенах или сооружали возле них заслоны из камней и песка, повозок и брёвен. Примерно через две недели монголам удалось прорваться в город, и началась его трагедия. Монголы заставляли жителей привязывать себя друг к другу, собираться в тысячи и выходить за пределы укреплений, где лучники стреляли в них, словно по мишеням. Тех, кто был только ранен, добивали саблями. Согласно данным персидских источников, было убито 70 тысяч человек.
В ноябре 1220 года наступил черёд Нишапура. Город был знаменит своими памятниками архитектуры IX века, а также изделиями из керамики, украшенными геометрическими или зооморфными узорами (некоторые — с китайскими мотивами). Тохучар бросил своих людей на приступ, но стрела, выпущенная со стены, смертельно его ранила. Его воины сняли осаду, но из мести разорили деревни в окрестностях города.
Несколько месяцев спустя, в феврале 1223 года, четвёртый сын Чингисхана Тулуй во главе 70-тысячной конницы (по большей части набранной в соседних провинциях) двинулся к Мерву (древнейший город Средней Азии, стоявший на берегу реки Мургаб в юго-восточной части Туркменистана, в 30 километрах к востоку от современного города Мары). Когда-то столица древней Маргианы, в Средние века город принадлежал Сасанидам, позднее был завоёван арабами. При Сельджукидах Мерв переживал экономический и культурный подъём, символом которого может служить украшенный бирюзовыми изразцами купол мавзолея султана Санджара. Защитники Мерва были уверены в своих бастионах, когда 25 февраля 1221 года монголы во главе с младшим сыном Чингисхана Тулуем подошли к воротам города. В сопровождении пяти тысяч всадников Тулуй шесть дней осматривал крепость, прежде чем решиться на штурм. Осаждённые сделали две вылазки, но обе были отбиты. Тогда градоправитель, получив от монголов заверение, что они не прибегнут в отношении жителей к насилию, объявил о сдаче города.
Тулуй не сдержал своих обещаний. Жителям дали четыре дня и четыре ночи на то, чтобы оставить город. Монголы отобрали из них 400 ремесленников и некоторое число детей в качестве рабов. Остальных порубили и закололи. Чтобы поскорее управиться с этим кровавым делом, несчастных распределили по боевым объединениям, каждый воин которых должен был убить холодным оружием от трёхсот до четырёхсот человек! Джувейни утверждает, что наиболее ревностно эту страшную работу исполняли крестьяне ближних селений, которые ненавидели жителей Мерва. В окрестностях города десятки тысяч крестьян прятались в пещерах, пытаясь спастись от чудовищной монгольской бойни. Ибн аль-Асир говорит о семистах тысячах убитых, тогда как Джувейни, допуская явное преувеличение, сообщает, что некий Изз ад-Дин Насаба «с помощью нескольких человек в течение тринадцати дней и тринадцати ночей подсчитывал людей, убитых в городе. Считая только тех, которых нашли, и исключая тех, что были убиты в пещерах и гротах, а также в деревнях и пустынях, они дошли до числа более миллиона и трёхсот тысяч».