1130（或1131）年二月甲午日，以青牛、白马祭祀天地、祖宗，整顿队伍向西进发。先写信给回鹘王毕勒哥说“：从前我国太祖皇帝北征，经过卜古罕城，就曾派遣使者到甘州，下诏给你们祖先乌母主说：‘你思念故国吗，朕马上就可以为你恢复，你担心不能回去吗，我已经拥有这片土地了。我拥有，也就是你拥有了。
你的祖先当即上表致谢，认为国家迁来此地，已有十几代人，军民都留恋现有国王，不愿迁居异地，所以我也就不能重返故国了。这表明我国与你们国家的交好已有多年历史了。现在我准备向西前往大食，向你们国家借道，你们切不可生疑。”毕勒哥接到书信，当即到客舍迎接，大宴三日，临走之前，又进献六百匹马、一百只骆驼、三千只羊，并愿以子孙为人质做附庸，送至境外。所经过之处，为敌的击败之，降附的安抚之。行军万里，有好几个国家归附，获得的骆驼、马匹、牛、羊、财物，不可胜数。兵力日益强大，士气日益高涨。
到寻思干，西域各国合力举兵十万，号称忽儿珊，前来拒战。两军相距大约两里。大石晓谕将士说“：敌军虽多但是没有谋划，攻击它，便会首尾不能相救，我军必定会获胜。”派六院司大王萧斡里剌、招讨副使耶律松山等率兵两千五百人攻击其右路，枢密副使萧剌阿不、招讨使耶律术薛等人率兵两千五百人攻其左路；自己率众进攻其中路。三军一齐攻击，忽儿珊大败，伏尸数十里。大石驻军于寻思干共九十日，回回国王前来降附，贡献土产。
又西行至起儿漫，文武百官册立大石为皇帝，1134年二月五日即位，年三十八岁，号称葛儿罕。又奉上汉制尊号曰天佑皇帝，改元延庆。追谥祖父为嗣元皇帝，祖母为宣义皇后，册立元妃萧氏为昭德皇后。于是对百官说“：我与你们行程三万里，跋山涉水过沙漠，日夜艰辛前行。仰赖祖宗之福佑，你等众人之力，我冒昧地登了大位。你们的祖、父都应该加以存恤善后，以共享荣耀。”从萧斡里剌以下四十九人的祖父和父亲，封号爵赏各有等差。
耶律大石一行的西征路线问题，相继有许多研究者加入讨论。本篇以吾古孙仲端《北使记》记载为分析核心，辅以金山以西交通的考察，证明契丹军队曾由“叶密立”至“阴山”前，遇阻折入“回鹘国”。相关的论点尚有：以《辽史》中记载排斥《征服世界者史》等中亚作家记载的理由并不成立，而所称的“回鹘路”、“碎叶路”，由于沙漠穿越的困难，也并非一条捷径。
刘祁及同时代耶律楚材等使用的“回纥”一词所指，更可能是“畏吾儿”及与其在人种上相同的中、西亚白种人。耶律大石于金军来袭前即已进军“吉利吉思”，因此，一旦失利，即向西至于“翼只水”。其一行西征所过迂回曲折，还可从其对臣下所语“朕与卿等行三万里，跋涉沙漠”中得到旁证。
耶律大石的西征路线，学术界颇有不同的说法。归纳起来，主要的大致有三种：一、以俄国学者威廉·巴托尔德《中亚突厥史十二讲》第七讲〈西辽和可失哈儿的突厥文化〉为代表：西征分南、北二路：南路由“杭海山”亦今杭爱山西南行，越过金山亦今阿尔泰山南段，折而南入畏吾儿亦今新疆吉木萨尔县、吐鲁番市一带，再沿“阴山”亦今天山南麓进向可失合儿亦今喀什市；
北路由“杭海山”西北行，越过“贪漫山”亦今萨彦岭西段，入“吉利吉思”亦今俄罗斯克孜勒、阿巴坎市一带，受挫后退出，再西行越过“金山”和“翼只水”亦今额尔齐斯河抵达“叶密立”亦今新疆额敏县1。二、以周良霄先生〈关于西辽史的几个问题〉一文为代表：南路只是一支偏师，而以北路为主力经行2。三、以钱伯泉先生〈耶律大石西行路线研究〉一文为代表：“余大钧的观点过分重视波斯和阿拉伯史家的记载，从而使自己的意见基本上与巴托尔德相同，只不过把南下塔里木盆地和北征吉尔吉斯的时间错开而已”。
耶律大石西行的路线是：借道西州回鹘国，沿天山北麓西进，西北至叶密立城。三年后，又由叶密立南下伊黎河流域，再西进巴拉撒浑城。根本没有北上吉尔吉思地区，也没有南下塔里木盆地”。
细阅钱伯泉先生文章，“新论”的基点有二。一是以中国记载排斥波斯、阿剌伯记载：“我国自古即有严格而认真的记史、修史制度，《辽史》和《金史》的编纂，都有档案和实录做依据，即使在剪裁删削时，可能在年代和小节上会有失误，但是重要的史实决不会出现问题。因此，耶律大石西行经过西州回鹘汗国境内，是无可怀疑的事实。
中亚和西方向来没有官方记史和修史的传统，有关史籍多出自私人之手，其可靠性自然比不上中国文献。因此，无论是志费尼，还是伊本－阿西尔都没有记录耶律大石路经西州回鹘的史实，由此可知穆斯林史家的记载也有其一定的局限性”。二是以所称的历史地理知识否定西行路线的其他方案：“既然耶律大石西行的目标大食，是喀喇汗王朝以巴拉
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