哥疾宁地区的兄长也先不花继承汗位。后来，也先不花迁往阿力麻里，怯别则驻守河中，汗国实际上分成东、西两部。怯别所统的中合亚今乌兹别克斯坦、塔吉克斯坦、吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦汗和阿富汗北部地区属西察合台汗国；也先不花控制的中国新疆兴维吾尔自治区，中亚的七河流域及伊赛克湖以东地区属东察合台汗国，也称作“蒙兀斯坦”。而东部的也先不花为宗主。
也先不花曾有意东进与元朝争夺，元仁宗皇庆三年（1313）在天山东部被元军击败，遂停止向东的军事行动。1315年，怯别统率大军转而向阿姆河以南的伊朗高原进兵。
也先不花和怯别死后，东、西部分别由他们的两个兄弟笃来帖木儿和塔尔麻什里管辖。并曾以大军侵入印度，取其北方诸州，围攻德里。这时的察合台汗国已达到了发展的巅峰。
笃来帖木儿之后，继立者先后为不赞（1334）、靖克失（1334-1338）、也速帖木儿（1338-？）、阿里算端（1340-？）、孛罗谟罕默德（1342-？）、哈赞（1343-1346或1347）、答失蛮察（13467-1347）、明安忽里（1348-1358）、帖木儿沙诸汗。这时，察合台汗国进入衰微阶段。诸汗在位