1287年，乃颜突然起兵发动叛乱，忽必烈得知后决定亲征乃颜，率领蒙古和汉族两路大军迎战。据记载，忽必烈只带了2万人，而乃颜有6万士兵，是忽必烈三倍之多。不过最后乃颜并没有成功，而是败给了忽必烈，而且是惨被，他也被缉拿处死。很多人不理解乃颜为什么要叛变，实际上跟忽必烈决定加强中央集权有关，乃颜感到自己的地位受到威胁，于是决定发动兵变。
1、东道诸王
忽必烈名不正言不顺登上蒙古大汗的宝座，引起黄金家族内部的强烈不满。
至元二十四年(1287年)，当忽必烈还困扰于西道诸王海都的反叛挑战时，又爆发了东道诸王的大规模叛乱。
东道诸王是指成吉思汗建国后，将怯绿连河以东至哈剌温山(大兴安岭)一带的东部地区封给四个兄弟:哈撒儿、哈赤温(他早逝，受封的是其子阿勒赤歹)、铁木哥斡赤斤、别里古台(同父异母弟)，其中铁木哥斡赤斤是成吉思汗幼弟，按照蒙古习俗，老儿子;守灶”，因此受封千户最多，也就势力最大，是东道诸王之长，其封地以呼伦贝尔地区为中心，控制辽东大部分地区。
相邻的西拉沐沐流域南北，到辽西大凌河中流地区，是蒙古外戚，也就是后族德薛家族和开国功臣木华黎家族以及五投下大贵族的领地。
东道诸王享有很大的权力，属于半独立的封国，不仅坐拥食邑民众，享有许多特权，并且铁木哥斡赤斤家族颇受宠信，其子孙座位;诸皇子之上。车驾西征，命以本部兵居守漠北，辽东、高丽军国重事咸受其节度”，;父子祖孙兄弟雄据辽东，早有轻朝廷之心”，可见势力之大。
当初忽必烈与其弟阿里不哥争夺汗位时，以塔察儿为首的东道诸王是鼎力支持忽必烈，所以，忽必烈立国之初，东道诸王十分尊崇，得到赏赐与权力，随着忽必烈加强中央集权，开始与东道诸王因为利益而产生矛盾。
辽东是东道诸王的势力范围，忽必烈让亲信廉希宪与头辇哥国王共同行省辽东，并且嘱咐廉希宪:;辽霫户不数万，政以诸王国婿分地所在，居者行者，联络旁午，明者见往知来，察微烛著，塔察儿诸王，素知卿能，命卿往者，识朕此意。”
这分明就是派亲信廉希宪去辽东监视与限制东道诸王，代表朝廷镇抚收权。
头辇哥国王与廉希宪到达塔察儿辖境，当塔察儿大王使者到来，二人十分傲慢，廉希宪根本都没有从座位上站起来，这无礼的表现，看来是得到忽必烈的授意。
忽必烈一点一点地剥夺着东道诸王的权力，从设宣慰司又升格为东京等处行中书省，权力越来越大，加剧了与东道诸王的利益冲突。
到了塔察儿的孙子乃颜成为东道诸王后，积极团结东道诸王，抗拒忽必烈的一些政策，私下扩兵。
忽必烈派到辽东的塔出等人就察觉到异常，密报乃颜有叛乱可能。
2、乃颜叛乱
至元二十四年四月，乃颜公然反叛，宣布不再做忽必烈的臣属，遣使与西北叛王海都联络，双方约定从东西两方面夹攻忽必烈，以夺取大汗位。伙同乃颜叛乱的有哈撒儿后王势都儿、火鲁哈孙，哈赤温后王纳合儿、合丹等东道诸王。
此时的忽必烈已经七十二岁，年老体衰又有关节炎，但还是决定亲征乃颜。
忽必烈深知蒙古帝国内部与东道诸王关系密切，调集兵马时都是秘密进行，怕过早透露了信息，主要以五投下(忙兀、兀鲁兀、札剌儿、弘吉剌、亦乞列思)军队为主和汉军诸卫。
忽必烈率军从上都出发，途经应昌(内蒙古克旗)，到达撒儿都鲁(今内蒙古奈曼旗南)，遭遇击乃颜前锋人马，忽必烈坐在由四头大象驼起的;小楼”中，;旌旗飘扬在他上面，旗上有日月形象，高插空中，所以各方面都能看见”，忽必烈乘象舆亲临督战，起到威慑作用。
东道诸王叛军将领塔不台看到忽必烈亲临战场，并没有被震慑，而是指挥兵马重点攻击忽必烈，一时间万箭齐发，忽必烈这象舆成了靶子，周围亲军纷纷倒下，让忽必烈十分狼狈，博罗欢所率的五投下兵马有点不支，忽必烈连忙退到一个小山丘上，改乘马匹，由汉军组成的侍卫亲军奋力抵御，才稳住军心，遏止了乃颜军队的攻势。
夜幕降临，忽必烈以兵车环绕为营卫，加强防守。
半夜，侍卫将领李庭率壮士十人，携火炮突袭敌阵，叛军惊恐，混乱中自相踩踏残杀，就在这时，洪茶丘率三千高丽军裂裳帛为旗帜，断马尾为旄饰，掩映林木，张设疑兵，乃颜人马以为忽必烈后援大军到达，溃败而走。忽必烈率军进逼辽河上游乃颜的失剌斡耳朵。
当两军相遇，相互熟悉，在阵前亲热地彼此打招呼，你说这仗怎么打?
忽必烈果断命令钦察人玉哇失所率以钦察人与汉人组成的前卫侍卫亲军发起攻击，木华黎后裔脱脱率家奴数十人疾驰敌阵，所向披靡，弘吉剌部万户帖木儿率蒙古军与李庭所率汉军奋勇向前，击败乃颜大军。
乃颜在乱军中策马而逃，最后在失列门林被忽必烈人马追上生擒。
忽必烈对待乃颜，采用黄金家族成员不见血的处死方法，也就是把乃颜和他的夫子用毡子包裹起来，用马拖着急速奔跑，直到颠簸碰撞而死。
忽必烈取胜班师回到上都，随同亲征的佥枢密院事洪君祥撰写了《东征录》。
王恽特意写了《东征诗》最后曰:
三师固无敌，况复多算并。君王自神武，岂惟庙社灵。
忽必烈平定了乃颜叛乱，也对东道诸王进行严肃处理，大部分东道诸王的部众没入国家版籍，还有的被强迁到江南充军。
对东道诸王领地进行肢解，专门从西北迁来兀速、乞里吉思、憨哈纳思三部屯驻乃颜故地，赐名肇州，立宣慰司管辖，自此，曾经强大的东道诸王兀鲁思不复存在了。
