列兀建立了伊利汗国，领土东起阿姆河和印度河，西面包括小亚细亚大部分地区，南抵波斯湾，北至高加索山。旭烈兀以蔑剌哈(今伊朗阿塞拜疆马腊格)为都城，设宰相掌管全国政务，任命了各省长官。

    1265年，旭烈兀子阿巴哈继立，元朝赐他“辅国安民之宝”方印。阿巴哈即位后，始定都于桃里寺(今伊朗阿塞拜疆大不里土)，以蔑剌哈为陪都。1284年，忽必烈遣孛罗丞相等出使伊利汗国，阿鲁浑汗将他留在汗庭参议政事。

    第七代伊利汗合赞统治时期，改奉伊斯兰教为国教，国势颇盛。1298年，合赞遣使入元朝，贡珠宝等物。蒙哥时，曾以彰德路为旭烈兀分地，这时，成宗就将旭烈兀分地历年应得岁赋赐合赞，并赐“王府定国理民之宝”方印。合赞大力进行社会改革，制定新的土地、赋税、驿站、货币等制度，限制蒙古贵族、将校和官吏对人民横征暴敛，使农业、工商业得到发展，财政收入增加。他还鼓励发展科学文化，在首都兴建天文台，设立学校，命宰相拉施特编纂《史集》。

    第九代伊利汗不赛因死后，统治集团内讧迭起，权臣、大将各自拥立可汗，纷争不已。1355年，钦察汗国札尼别汗攻占桃里寺，伊利汗国亡。