Для завершения «наказания Божьего» осталось сделать до конца две вещи: захватить центральную цитадель, откуда оставшиеся стойкими воины-мусульмане беспокоили ночными вылазками, и распорядиться населением. Окружавшие цитадель деревянные дома, мешавшие организации штурма, подожгли. Запылал почти весь город, не тронутыми огнем остались главная мечеть и сложенные из сырца-кирпича дворцы. Теперь ничто не мешало баллистам и катапультам, а вместе с ними и двойным, и тройным осадным лукам выдвинуться на открытые позиции. К стенам под градом горящих зажигательных бомб подогнали толпы горожан, чтобы их трупами и камнями завалить оборонительный ров. Битва продолжалась много дней, пока не рухнули стены Арка и огонь не довершил разрушений и пока его защитники не полегли убитыми в бою или не были казнены после него, при чем смерти предавали всех мужчин, которые «стояли выше рукоятки плети». Оставшихся в живых горожан выгнали за стены город к мусалла, где распределяли — молодых в солдаты, женщин с их детьми в рабы, кузнецов, плотников и ювелиров в команды монгольских ремесленников.
Теперь монгольская машина смерти покатилась на запад по направлению к Самарканду, а часть войска отрядили, что бы по ходу дела захватить Ходжент, пограничный город, стоявший на страже великолепных плодородных земель Ферганской долины. Самарканд, новую столицу Мухаммеда, «самый прелестный из райских уголков в этом мире», обороняли от сорока до ста десяти тысяч войск (или, возможно, это число людей вообще, источники дают крайне разбросанные цифры), которые укрылись за рвом и городскими стенами с цитаделью, спешно укреплявшиеся на протяжении недель, прошедших после осады Отрара. У защитников города имелся отряд слонов, которых, по-видимому, купил в Индии какой-то предприимчивый купец. Монголы раскину ли свой лагерь под самыми стенами города и прогоняли вокруг них толпы пленных, у каждого десятого в руках был флаг, они размахивали ими, чтобы у защитников создалось впечатление, будто их окружила гигантская армия. Вскоре к осаждающим присоединилось войско, пришедшее из Отрара. Защитники города предприняли тщетную попытку про рвать блокаду и выпустили на монголов слонов, но животные запаниковали, повернули вспять и начали топтать своих, а потом убежали в степь. Снова беспомощное руководство Мухаммеда сыграло с городом и всей страной злую шутку. Сам он бежал, заставляя всех встречавшихся по пути собирать свои пожитки и уходить, потому что сопротивление было бессмысленно. Городские богатеи и духовенство никак не желали сложить головы за такого человека и запросили мира, получив те же условия, что и жители Бухары: конфисковали их имущество, женщин и ремесленников разобрали монгольские начальники и их семьи.
Завоевание Хорезма не могло, конечно, закончиться без поимки или смерти бежавшего Мухаммеда, эту задачу выполняли Джебе и Субудай, преследовавшие его по пятам через нынешние Узбекистан, Туркменистан и Иран. Обезумевший от страха, Мухаммед в отчаянии носился по своим бывшим владениям в поисках безопасного убежища, чувствуя за спиной на расстоянии однодневного конного перехода своих преследователей. Наконец он доскакал до берегов Каспия, где местные эмиры посоветовали затаиться на маленьком острове. Бросив свои сокровища на разграбление, он с небольшой свитой (в ней находился его сын Джалал ад-Дин) добрался на веслах до острова, где скончался от печали и безысходности. Судьба его матери была еще страшнее, ее схватили в маленькой крепости к югу от Каспийского моря, долго держали без пищи, а потом увезли в Монголию, где она провела много лет в неволе.