卡特万之战是西辽、葛逻禄和塞尔柱帝国联盟于1141年9月9日在撒马尔罕以北的卡特万草原上发生的一场战争。塞尔柱帝国联盟惨败，退出河中，西辽成为中亚霸主。卡特万之战也是东亚文明和伊斯兰文明在751年塔罗斯战役后的第二次对抗。
西吉斯坦贵族在战场上英勇作战，但西辽军队中的葛逻禄人却发挥了重要作用，迫使桑贾尔联军败逃。桑贾尔和马赫穆德逃到泰尔梅兹，他们的妻子、左右翼统帅和伊斯兰法学家布哈里都被俘。一种观点认为，桑贾尔的联盟起义直接影响了战争的结果。桑贾尔的联军损失惨重，士兵阵亡3万人，仅达尔加姆峡谷就有1万名死者。《辽史》记载塞尔柱帝国联盟阵亡者横尸数十英里。卡特万战后，塞尔柱帝国的势力退出河中，西辽成为中亚霸主。耶律大石随后带领军队进入撒马尔罕，立即赫穆德的弟弟伊卜拉欣·伊本·穆海默德是桃花石汗，继续统治西喀喇汗国。耶律大石还派大将额儿布思出兵花刺子模，在那里烧杀抢掠，迫使花刺子模沙阿拉丁·阿比兹向西辽屈服，每年支付价值3万金的第纳尔货物和牲畜。耶律大石在撒马尔罕驻扎90天后，至起儿漫(今乌兹别克斯坦卡尼梅赫镇)巡演后，班主任返回虎思调耳朵。
耶律大石的西征事迹传到欧洲，恰逢第二次十字军东征。由于第二次十字军东征战绩低迷，埃德萨伯国仍未收回。因此，东方世界有一个神秘的祭司王约翰，他是基督教的捍卫者，甚至一些狂热的基督教徒劝说教皇发动第三次十字军东征，与祭司王约翰东西作战，中国的俄语、阿拉伯语和拉丁语发音与契丹语相似，都受到耶律大石西征的影响。耶律大石的名字也成为西辽帝国的代名。耶律大石死后，金、西夏、南宋等国家称西辽后代君主为“大石”。
卡特万之战是一场对中亚历史有重要影响的战争，它从根本上改变了西辽帝国和塞尔柱帝国对中亚的政治影响和相互关系。伊本·艾西尔评论卡特万之战:伊斯兰历史上没有比这更大的战争，呼罗珊也没有比这更多的伤亡。魏特夫和冯家升指出，1137年和1141年是菊儿汗将胜利引向突厥斯坦西部的两个里程碑。这两场战斗积累的胜利果实使他们建立了“伟大的喀喇契丹帝国”。此后，“塞尔柱帝国失去了阿姆河以远的地区，这是不可挽回的”。