辽保大二年，金兵大举南下，接连攻陷辽朝中京、西京，天祚帝耶律延禧放弃都城，仓皇逃入夹山避难，与外界音讯隔绝。
此时镇守南京的耶律大石，为安定人心，拥立秦晋王耶律淳为帝，建立北辽政权。短短数月，耶律淳病逝，金兵攻破南京，耶律大石带着残部突围，历经艰险赶到夹山，与天祚帝汇合。
天祚帝见到耶律大石后，厉声质问：“我在，汝何敢立淳？”耶律大石从容应答：“陛下以全国之势，不能一拒敌，弃国远遁，使黎民涂炭。即立十淳，皆太祖子孙，岂不胜乞命于他人耶？”天祚帝无言以对，只得赦免其罪。
保大四年，天祚帝得到阴山室韦谟葛失部的兵力补充，执意要出兵收复燕云故地，与金兵决战。耶律大石极力劝谏，原话如下：“自金人初陷长春、辽阳，则车驾不幸广平淀，而都中京；及陷上京，则都燕山；及陷中京，则幸云中；自云中而播迁夹山。向以全师不谋战备，使举国汉地皆为金有。国势至此，而方求战，非计也。当养兵待时而动，不可轻举。”
天祚帝完全不听劝谏，坚持出兵。耶律大石深知辽朝大势已去，跟随天祚帝只有死路一条，便暗中杀掉监视自己的萧乙薛、坡里括二人，在一天夜里，率领麾下200名精锐骑兵，杀出夹山，向西而去，彻底与天祚帝决裂。
就在耶律大石出走后不到一年，天祚帝出兵兵败，被金兵俘获，辽朝正式灭亡。
耶律大石率部一路向西，穿越茫茫大漠，抵达辽朝西北重镇可敦城。这里是辽朝西北路招讨司的驻地，远离金兵兵锋，还保留着辽朝的大量军马和粮草。
抵达可敦城后，耶律大石立刻召集威武、崇德、会蕃等十八部的首领和部众，当众发表演说，原话如下：“我祖宗艰难创业，历世九主，历年二百。金以臣属，逼我国家，残我黎庶，屠翦我州邑，使我天祚皇帝蒙尘于外，日夜痛心疾首。我今仗义而西，欲借力诸蕃，翦我仇敌，复我疆宇。惟尔众亦有轸我国家，忧我社稷，思共救君父，济生民于难者乎？”
演说完毕，各部群情激昂，纷纷出兵出粮，耶律大石当场得到精兵万余人，战马数十万匹。他在此设置官吏，整顿军备，建立起完整的统治机构，积蓄力量，伺机而动。在此期间，金朝曾两次派兵攻打可敦城，都因路途遥远、大漠阻隔，无功而返。
经过五年的休养生息，耶律大石的实力日渐壮大，但他深知，仅凭可敦城的力量，无法与已经入主中原的金朝抗衡，便决定继续向西发展，开辟新的基业。1130年二月，耶律大石以青牛白马祭天，正式率部西征。
西征路上，耶律大石先遣使送信给高昌回鹘国王毕勒哥，申明两国世代友好的情谊，请求借道西行。毕勒哥收到信后，亲自到城外迎接耶律大石，大宴三日，临行前献上马六百匹、骆驼一百头、羊三千只，还愿意派子孙作为人质，归附耶律大石。
耶律大石率部继续西进，一路击败阻拦的部落，势力范围不断扩大，最终抵达叶密立地区，在这里修筑城池，安抚部众，前来归附的民众达到四万余户，疆域也拓展了上千里。
1132年，耶律大石在叶密立正式称帝，号天祐皇帝，改元延庆，史称西辽，中亚诸国则称其为喀喇契丹。
1134年，耶律大石将都城迁至东喀喇汗王朝的都城巴拉沙衮，改名为虎思斡耳朵，改元康国。
同年，耶律大石任命萧斡里剌为兵马都元帅，率领七万骑兵东征金朝，试图收复辽朝故地。东征大军一路东行万余里，没有取得任何战果，反而牛马大量死亡，最终只能勒兵而还。耶律大石望着东归的残兵，长叹一声：“皇天弗顺，数也。”
东征无果后，耶律大石将扩张的重心彻底转向西方。在此之前，西辽已经收服了高昌回鹘、东喀喇汗王朝，势力深入中亚腹地。1141年，西喀喇汗王朝马赫穆德汗与境内的葛逻禄人爆发激烈冲突，马赫穆德汗无力镇压，便向自己的宗主国、塞尔柱帝国的苏丹桑贾尔求援。
桑贾尔当时是中亚伊斯兰世界的共主，接到求援后，立刻召集呼罗珊、西吉斯坦、古尔等国的军队，组成十万联军，渡过阿姆河，向葛逻禄人发起进攻。葛逻禄人无力抵挡，立刻遣使向耶律大石求援。
耶律大石先给桑贾尔写信，为葛逻禄人说情，请求桑贾尔罢兵。桑贾尔非但不听，反而回信让耶律大石皈依伊斯兰教，还在信中吹嘘自己的军队勇猛无比，能用箭截断敌人的须发。耶律大石看完信后，让桑贾尔的使者拿一根针，试着截断自己的胡须，使者根本做不到。耶律大石便对使者说：“针不能截断胡须，你们的箭又怎么能截断须发？”
1141年九月，耶律大石率领西辽、葛逻禄联军，在撒马尔罕以北的卡特万草原，与桑贾尔的十万联军展开决战。耶律大石将军队分为三路，自己亲率中军，萧斡里剌、萧查剌阿不分别率领左右两翼，严阵以待。
战斗打响后，西辽军队三路并进，猛攻塞尔柱联军。桑贾尔的联军虽然人数众多，但指挥混乱，很快就被西辽军队冲垮。激战过后，塞尔柱联军全线溃败，伏尸数十里，桑贾尔带着残部仓皇逃走，连他的妻子和左右翼统帅都被西辽军队俘获。
卡特万之战后，塞尔柱帝国的势力彻底退出河中地区，西喀喇汗王朝也归附西辽。耶律大石继续西进，势力一直延伸到咸海沿岸，成为中亚地区无可争议的霸主。此时的西辽，疆域东起土拉河上游，西至咸海，南抵阿姆河，北达巴尔喀什湖，成为横跨中亚的庞大帝国。
1143年，耶律大石病逝，庙号德宗。此时他的儿子耶律夷列年纪尚幼，无法亲政，便由皇后萧塔不烟临朝称制，号感天皇后，改元咸清。萧塔不烟临朝七年，期间西辽政局稳定，国力持续强盛，咸清七年，萧塔不烟将政权交还给耶律夷列，耶律夷列正式亲政，改元绍兴。
耶律夷列亲政后，第一件事就是在全国范围内清查户籍，统计结果显示，西辽境内年满十八岁的民户，共有八万四千五百户。耶律夷列在位十三年，期间西辽继续维持中亚霸主的地位，属国按时纳贡，境内安定无事。
绍兴十三年，耶律夷列病逝，庙号仁宗。他的儿子们年纪都还幼小，便留下遗诏，让自己的妹妹耶律普速完临朝称制。耶律普速完临朝后，号承天太后，改元崇福。
耶律普速完临朝十四年，期间与驸马萧朵鲁不的弟弟萧朴古只沙里私通，为了扫清障碍，她罗织罪名，将驸马萧朵鲁不贬官后杀害。萧朵鲁不的父亲萧斡里剌，是西辽的开国元勋，官拜六院司大王，得知儿子被杀后，立刻率领自己的部众，包围皇宫，当场射杀了耶律普速完和萧朴古只沙里。
崇福十四年，萧斡里剌拥立耶律夷列的次子耶律直鲁古为帝，改元天禧。耶律直鲁古即位时，西辽已经立国近半个世纪，国力依旧强盛，中亚诸国依旧奉西辽为宗主。
耶律直鲁古在位后期，沉迷游猎，不理朝政，西辽的国力日渐衰落，原本归附的属国纷纷叛离，花剌子模、西喀喇汗王朝等先后停止纳贡，西辽多次派兵镇压，都收效甚微。
1208年，被成吉思汗率领的蒙古大军击败的乃蛮王子屈出律，带着残部逃到西辽境内，投奔耶律直鲁古。耶律直鲁古见屈出律颇有才干，便将自己的女儿嫁给了他，还对他委以重任。
屈出律站稳脚跟后，暗中收拢乃蛮残部，又联络花剌子模等国，密谋夺取西辽政权。1211年，耶律直鲁古带着随从外出游猎，屈出律早已在途中埋伏了八千精兵，趁耶律直鲁古毫无防备，突然发动袭击，将其生擒。
屈出律擒获耶律直鲁古后，并没有将他杀害，而是尊他为太上皇，将他软禁在皇宫之中，自己则篡夺了西辽的最高权力。两年后，耶律直鲁古在软禁中去世。
屈出律掌权后，为了巩固统治，强制要求境内的穆斯林放弃伊斯兰教，改信佛教，还下令将各地的伊斯兰教阿訇逮捕杀害，引发了中亚民众的强烈不满。
1218年，成吉思汗任命哲别为统帅，率领两万蒙古大军西征，攻打屈出律。哲别进入西辽境内后，立刻宣布各地民众可以自由信仰自己的宗教，不得干涉。命令一出，各地的穆斯林纷纷响应，打开城门迎接蒙古大军，屈出律的统治瞬间土崩瓦解。
屈出律得知蒙古大军进城，仓皇弃守喀什噶尔，向西逃亡。哲别率领蒙古军一路追击，最终在巴达哈伤的山谷之中，将屈出律擒获，当场斩杀。
至此，从1124年耶律大石率200骑西走，到1218年屈出律被杀，立国近百年的西辽帝国，彻底灭亡。
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