卡特万之战的起因是西辽帝国在中亚的扩张威胁到了塞尔柱帝国的统治。

1141年9月9日，耶律大石率领西辽军队与塞尔柱帝国桑贾尔为首10万中亚联军在撒马尔罕城以北的卡特万（Katwan）草原相遇，相距两里对峙。卡特万位于河中名城撒马尔罕以北，泽拉夫尚河北岸，西辽军队背靠着泽拉夫尚河支流冲刷出的达尔加姆峡谷扎营。

耶律大石使六院司大王萧斡里剌、招讨副使耶律松山为右翼，枢密副使萧剌阿不、招讨使耶律术薛为左翼，左翼和右翼各有2500人。战斗开始后，双方的中军出现僵持。双方都以弓骑兵进行试探性进攻，再出动精锐的具装骑兵执行冲锋。经过一番激烈战斗后，桑贾尔的左翼部队插入西辽军队中军与右翼之间。耶律大石的中军和左翼部队被迫向左移动，这样西辽军队的阵营就出现了一个缺口。桑贾尔见此情景，立即率领精锐骑兵从缺口处冲入西辽军队的阵营。但耶律大石早有准备，他率领早已埋伏好的军队从侧面攻击桑贾尔的军队。西辽的耶律大石率领少数兵力击败了10万中亚联军，使伊斯兰教第一次屈服于一个不信教的政权。卡特万之战后，塞尔柱帝国的势力退出河中地区，西辽成为中亚的霸主。