13世纪蒙古帝国所向披靡，除了成吉思汗强大的指挥领导能力外，还有一个更重要的原因，就是他有着一套符合大蒙古国国情的军事体系。
如何调度和运转这个时常处于战争状态的国家，成吉思汗所采用的内外两种兵役制度，一种是针对本国的兵役，另一种则是针对被其所征服的国家的兵役。大蒙古国内采取军民合一，全民皆兵，下至15岁上至70岁以下的蒙古男人皆可战斗，被征服国成吉思汗采取的兵役是从民众和战俘中征集兵员，用来补充或者扩充军源。采用以战养战的方式不断将新旧部族绑在战车上，完成帝国的梦想。那么这支部队究竟是如何构成的呢？
成熟后的蒙古军队可细分为八个兵种：分别是骑兵，边兵，签兵，炮兵，工兵，步兵，通信兵和水兵。骑兵是成吉思汗军队中基本的作战单元，统一蒙古的主要力量就是依靠已经成熟的骑兵外加出奇的阵型横扫其它部落的，蒙古军队是单一的骑兵兵种，在冷兵器时代，骑兵具有十分明显的速度优势。完成了内部的统一和交融后，大蒙古国开始向西的征程。
1206年在成吉思汗统一了蒙古各部后，征服的残存势力逃向西辽和花剌子模。所以成吉思汗在大蒙古国的西部边境地区建立了边防军，来保卫蒙古帝国的疆土和臣民，边疆稳定同时也让成吉思汗可以腾出手来思考外部扩张。
每当成吉思汗征服一个地区，蒙古帝国都会强行抽调壮丁组成军队，利用敌人的力量来打败和消耗敌人。成吉思汗在对外战争中组建了大量的签军，虽然战斗力不如正规骑兵，但是在扩张战争中发挥了很大的作用。这点上其实历朝历代，包括欧洲骑士军团也在用。
早在唐朝，火药技术就逐步地发展并用于军事，成吉思汗攻入金国后，得到了更为先进的火药技术，他用中原先进的火药技术改进了自己的炮兵部队，为和中亚大国花剌子模有了一决雌雄的技术保障，尤其是攻城战上发挥了强大的作用。
1219年，铁木真亲领20万大军西征，分四路进攻中亚强国花剌子模，在战斗中，成吉思汗从金国带来中原的技师，他们负责架设桥梁，构筑地上阵地，还让蒙古人可以改变河流的流向，用洪水攻城。有了炮兵和工程兵的双向加持，于1223年基本占领了花拉子模的大部分领土，1225年成吉思汗命长子术赤镇守该地。
当然在攻城战中，步兵的作用凸显出来，蒙古骑兵在城市攻坚战上还是没步兵灵活。而且守城也需要大量的步兵。早期步兵仅少量地出现在进攻金国时所组建的签军中，后期在花剌子模的签军中，成吉思汗组建了大量的步兵与骑兵进行联合作战，收获了很好的战斗效果，所以步兵算是签军的分支和演化再成型。
在蒙古帝国西征时，由于领地越来越大，仅靠口头传输的通信效率已经跟不上蒙古帝国扩张的步伐，所以推动了驿站的出现，信息的及时准确性也为帝国指挥部提供前线情报，也为后方传达胜利的喜讯，驿站制度对我国日后的通信交通也做出了巨大的贡献。
还有一个兵种可能很少人留意，那就是水兵。但在成吉思汗进入中原以后，为了适应当地的自然环境和战争形势，逐步建立起了水兵，练习水战，很快便形成了一支具有蒙古特点的较强的水上作战力量。较早的记载是1232年正月，窝阔台对汴京发动攻势，窝阔台由白坡渡河后，缴获战船七百余艘。蒙古因缺乏水军，只能采取有限攻击，蒙古的正规水军成立于对宋开战数年后。