1225年春，成吉思汗回到蒙古，在土拉河河畔的營帳中平靜地度過了1225年的冬天和1226年的夏天。現在的他足以使北京到伏爾加河的世界為之震顫。他派長子朮赤統治鹹海至裏海之間的草原。同時他也深感憂慮：羽翼漸豐的朮赤越來越難以駕馭，父子間的分裂傾向日益明顯。然而，1225年朮赤的去世，使得二人的矛盾未能公開激化。
此時的西夏雖然已經成為蒙古人的屬臣，卻不願意履行職責派軍隊參加攻打花剌子模。甚至當蒙古人向他們正式求援時，其貴族阿沙甘不還冷嘲熱諷地說：如果成吉思汗沒有足夠的軍隊，他就不配行使至高無上的權力。如此的忤逆言行，對於成吉思汗來說自然是無法容忍的。
在處理了花剌子模的善後事務後，他立即出兵征討西夏。對於此次行動，成吉思汗還有更深層的考慮：如果要完全地征服金朝，對甘肅、阿拉善和鄂爾多斯這些戰略重地的佔有是十分必要的。1226年秋，他發兵征討西夏，於當年年底攻陷了靈州，隨後展開對西夏都城，即今寧夏城的圍攻。
蒙古人再次使用了在阿富汗屢試不爽的「以夷制夷」的手段。為躲避蒙古人帶來的噩夢，西夏人到處藏身，但還是傷亡慘重，屍橫遍野。在此期間，成吉思汗在清水河河畔和隆德地區紮營。1227年8月18日，壯志未酬的他在平涼以西地區去世，享年65歲。此後不久，蒙軍攻破了寧夏，按成吉思汗的最後命令，他們屠殺了全城居民。
蒙古人把成吉思汗葬在斡難河和怯綠連河河源邊的肯特山上，成吉思汗曾多次在此得到騰格里的鼓勵和保佑。1229年，成吉思汗的繼承者窩闊台以蒙古方式舉行了盛大的儀式來祭奠他：為他的靈魂供三日飯菜，從那顏和將軍家族中挑選40名美女，使之穿戴華貴，連同駿馬一起為成吉思汗陪葬。
