察合台汗國統治中亞地區的蒙古汗國。成吉思汗次子察合台所建。最盛時，疆域東至吐魯番、羅卜泊，西及阿姆河，北到塔爾巴哈台山，南越興都庫什山。
成吉思汗建國後，分蒙古民四千戶屬察合台；後分授諸子封地，察合台得到從畏兀兒境一直延伸至河中的草原地區，這一帶的城郭地區則由大汗直接派官管轄。察合台的大帳設在阿力麻裏附近的虎牙思。他在窩闊台在位時期，曾企圖排擠大汗在河中城郭地區的勢力，遭到窩闊台製止。1241年，察合台卒，次子抹土幹之子合剌旭烈繼立。1246年，貴由即大汗位後，因與察合台第五子也速蒙哥友善，借口不當舍子傳孫，廢合剌旭烈，改立也速蒙哥為察合台汗國之汗。貴由去世後，也速蒙哥與窩闊台係諸王一起反對選立蒙哥為大汗，拒不參加選汗的大聚會。蒙哥即位後，命擁護他的合剌旭烈回國複位。合剌旭烈在途中病逝，其妻兀魯忽乃回至阿力麻裏，殺也速蒙哥，自任監國。1260年，元世祖忽必烈即位後，為控製中亞，派跟隨他的察合台曾孫阿必失哈回汗國奪取權力，途中被阿裏不哥的軍隊俘獲。阿裏不哥另派察合台孫阿魯忽去阿力麻裏統治汗國。這時，由於忽必烈與阿裏不哥的汗位之爭，大蒙古國已陷於分裂狀態。阿魯忽從兀魯忽乃手裏奪取了汗國的權力，並控製了原由大汗直轄的中亞城郭地區，於是不再聽命於阿裏不哥，拘殺他派來征取錢糧兵械的使者，轉而承認忽必烈為大汗。忽必烈將按台山（阿爾泰山）至阿母河間之地劃歸阿魯忽統轄。阿裏不哥親率大軍往攻阿魯忽，大掠阿力麻裏等地，阿魯忽避居斡端（又譯忽炭，今新疆和田）。其後雙方約和，阿魯忽娶兀魯忽乃為妻，穩定了統治地位。1265年阿魯忽卒，兀魯忽乃未得大汗忽必烈允許，立己子木八剌沙為汗。忽必烈遣抹土幹之孫八剌持詔回國繼承汗位。八剌回國後，先不出示詔書，偽裝擁護木八剌沙，逐步奪取了汗國的兵權，然後廢掉他，自立為汗。不久，八剌即背叛大汗，奪取了大汗屬地斡端，同時又因爭奪中亞城郭地區與海都發生戰爭，遭到失敗。1269年，八剌與海都在答剌速河畔舉行大聚會，劃分了各自在中亞的勢力範圍。其後八剌借口份地不足，渡阿母河攻入呼羅珊，但被伊利汗阿八哈擊退，1271年卒。於是斡端等地複歸元朝所有。八剌之子篤哇在海都的支持下即位，從此察合台汗國即被海都所控製。篤哇追隨海都，與忽必烈為敵，不斷侵擾元朝邊境，攻掠畏兀兒地區。1298年，篤哇又襲擊駐守於金山一線的元朝軍隊，俘殺守將、汪古部首領闊裏吉思。1301年，隨同海都與元朝軍隊大戰於帖堅古山（阿爾泰山與紮卜哈河之間），篤哇中矢受傷，海都亦受傷致死，他的勢力從而大大削弱。篤哇與海都之子察八兒被迫向元成宗鐵穆耳請和，重新承認元朝皇帝的宗主地位。不久，篤哇與元朝聯兵擊敗察八兒，吞並了大部分窩闊台汗國領地。1323年，與元朝恢複友好，此後雙方經常遣使往來。怯別統治時期，察合台汗國統治中心逐漸西移。怯別在那黑沙不附近築一城，為可汗居地。1326年，怯別死，其子燕隻吉台繼立，元朝政府遣木華黎五世孫乃蠻台赴其地”送太宗皇帝舊鑄皇兄之寶“。1330年，怯別弟篤來帖木兒繼承汗位。同年，元政府頒布《經世大典》，其中附圖稱察合台汗國為篤來帖木兒位下，與金帳汗國、伊利汗國相並列。