由窩闊臺后王海都所建的宗藩國。成吉思汗分封諸子，第三子窩闊臺得到葉密立(今新疆額敏)與霍博(今新疆和布克賽爾蒙古自治縣)、地區(qū)。窩闊臺在位時，葉密立地區(qū)成為其長子貴由的封地，次子闊端則封于河西一帶。貴由死，蒙哥即位，大汗位由窩闊臺系轉入拖雷系后王手中，窩闊臺系后王中，除闊端與蒙哥友好，得到蒙哥的信任，仍以河西之地為其封地外，其他諸宗王則多予遷謫，窩闊臺的封國被分劃成幾處小的封地。蒙哥死后，阿里不哥與忽必烈爭奪汗位，宗王海都依附阿里不哥，與忽必烈為敵。阿里不哥失敗后，海都拒絕歸附忽必烈。至元五年(1268),開始舉兵東犯元境。他糾集窩闊臺、察合臺、術赤三系諸宗王，在答剌速河(今塔拉斯河)畔召開忽里臺。海都統(tǒng)治下的汗國所控制地域，西至可失哈耳與答剌河谷，南及天山南坡諸城，東抵哈剌火州(今新疆吐魯番),北有也兒的石河上游之地，而以伊犁河與答剌速河流域為中心，成為中亞的一大勢力。從而對元朝政治軍事形勢的發(fā)展、元朝與西方諸汗國的聯(lián)系，中西交通的往來等方面都帶來巨大影響。大德五年(1301),海都犯元境，在與元軍戰(zhàn)中受傷身亡，子察八兒繼立。窩闊臺后裔為爭奪汗位發(fā)生矛盾和分裂，汗國力量削弱。七年，篤哇與察八兒等遣使入元，請求罷兵友好，元朝許和。次年，篤哇起而與察八兒爭戰(zhàn)，大掠其國西部諸城。元朝海山的軍隊也同時逾阿爾泰山，大破察八兒軍。察八兒窮無所依，投往篤哇。窩闊臺汗國所屬的諸王藩部一部分歸附元朝，大部分降于篤哇。至大二年(1309),察八兒因參與察合臺汗國的一次內(nèi)爭，失敗，逃歸元朝，元封他為汝寧王。他的領地大半為新即位的察合臺汗也先不花所有，窩闊臺汗國亡。