卡特万战役，又称卡特万之战，是1141年西辽军队同以塞尔柱帝国为首的西域联军的冲突，双方在撒马尔罕以北的卡特万草原对峙，并于9月9日展开会战。

11世纪，塞尔柱家族统率乌古斯人诸部在西亚建立了塞尔柱帝国。

喀喇汗王朝，是指唐朝末年回鹘西迁时，其中一支在庞特勤率领下西奔楚河地区葛逻禄部，后庞特勤臣服了葛逻禄及其他回鹘部族（在今新疆与中亚），建立起回鹘新王朝，史称喀喇汗王朝。1041年，喀喇汗王朝正式分裂为东西两部。

1089年，塞尔柱帝国攻下布哈拉，西喀喇汗王国从此在政治上成为塞尔柱帝国的附庸；东部喀喇汗王国在1130年，也曾一度表示臣服于塞尔柱帝国。

1124年，辽朝贵族耶律大石带领少量部众出奔，1125年，辽朝灭亡。1132年，耶律大石在叶密立（今新疆维吾尔自治区额敏县）称“菊儿汗”，西辽国正式建立。

1132年，东喀喇汗王国阿赫马德汗逝世，其子伊卜拉欣二世同葛逻禄首领、康里首领不和，发生冲突，请求耶律大石帮助平叛。耶律大石却得到大部分信仰佛教、摩尼教、东方基督教或原始的巫术萨满，抵触伊斯兰化的葛逻禄、康里人支持，兵不血刃占领八剌沙衮，并把八剌沙衮改名为虎思斡耳朵（今吉尔吉斯斯坦托克玛克东南布拉纳），建西辽国都于此，把东喀喇汗王国降为附庸。

1134年，耶律大石征讨金朝受挫，转而继续在中亚地区扩张。1137年，西辽军进入费尔干纳盆地，与前来抵抗的西喀喇汗国军队会战于忽毡，西喀喇汗国战败，后方的花剌子模人又趁机下手。他们攻破了汗国重镇布哈拉，处死了总督阿里。可汗马赫穆德逃回撒马尔罕，耶律大石停止进兵。而西喀喇国可汗马赫穆德将战争失败的责任推卸给葛逻禄（突厥游牧部落）人，于是双方结怨。

1141年春，西喀喇汗国与葛逻禄人爆发冲突，马赫穆德求援于塞尔柱帝国苏丹桑贾尔（马赫穆德的舅舅），艾哈迈德·桑贾尔动员伊斯兰诸国参战，抵抗异教徒，保卫穆斯林，得到诸国响应。于是呼罗珊、西吉斯坦、伽色尼、马赞德兰、古尔等国的国王们带兵加入了塞尔柱帝国的联军，联军军队近10万人。

1141年7月，桑贾尔率领穆斯林联军渡过阿姆河，进入河中地区，向葛逻禄人进攻，葛逻禄人急忙派使者向西辽耶律大石求救。由于桑贾尔杀死了花剌子模沙阿的儿子，花剌子模人也倾向于耶律大石。

耶律大石写信为葛逻禄人求情，桑贾尔不接受调解，却回信要他信奉伊斯兰教，并威胁恐吓他：若不改宗教信仰，将率大军将其消灭。为了显示自己军队的强大，桑贾尔在信中夸张的说：“他们甚至能用弓箭把头发射断。”

耶律大石见到信后，命令手下抓住使者，再递给他一根针，要他扎断自己的一根胡须，使者无论如何做不到。耶律大石就说：“你用针尚且无法扎断自己的胡须，你的同伙安能用箭射断头发？”

于是，耶律大石集合军队（他的军队里有契丹人、突厥人、汉人），下令进军。

1141年9月9日，两军在撒马尔罕城以北的卡特万 （Katwan）草原相遇，相距两里对峙。

战斗爆发前，桑贾尔将自己的部队分为左右中三路，自己亲自率领中军，其卫队及后勤辎重压后，西吉斯坦（锡斯坦）国王指挥联军左翼，联军右翼是埃米尔库马吉指挥。

战前耶律大石指出桑贾尔的联军人多少谋，说：“敌军虽多但是没有智谋，遭到我们的攻击，他们就会首尾不救，我们的军队必胜。”

在仔细观察对手的布阵情况后，耶律大石也将自己的部队分为三路。六院司大王萧斡里剌、招讨副使耶律松山等率兵2500为右翼，枢密副使萧剌阿不、招讨使耶律术薛等率兵2500攻为左翼，耶律大石亲率部队作为中军。

战场地形是一个依山的草原，西辽军队的背后是山脉，有一道长长的峡谷——达尔加姆峡谷。耶律大石观察了战场的地形后，让辽军背靠达尔加姆峡谷安营，以复杂地形掩护自己的后路。

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。无论是桑加贾尔宫廷的古拉姆奴隶军团，还是耶律大石麾下的辽国铁骑，都在厮杀中旗鼓相当。

经过一番激烈战斗后，桑贾尔的左翼部队插入西辽军中军与右翼之间。耶律大石的中军和左翼部队被迫向左移动，这样辽军的阵营就出现了一个缺口。桑贾尔的部队对准缺口猛攻，试图突破西辽人的阵营。

危急时刻，辽军右翼的萧斡里剌临危不乱，重组了濒临溃散的部队。被分割开的西辽右翼部队2500名骑兵迂回到桑贾尔空虚的左翼，辽军左翼部队的骑兵则迂回到桑贾尔的后方并攻击其后卫，而耶律大石带领的辽军主力被挤压向左回旋时，恰好攻击了桑贾尔阵营的右翼。这样战场就出现了西辽正面洞开，而桑贾尔三面受敌的格局。

西吉斯坦贵族作战英勇，桑贾尔的部队在战斗中受到挤压，只能向前继续挺进，进入耶律大石看中的那条达尔加姆峡谷。这时，辽军中的葛逻禄人发挥了重要的作用，他们在山谷中以步兵战术伏击塞尔柱军队，峡谷两侧的山上也可能有耶律大石埋伏的弓弩手和投石机。桑贾尔的部队有至少上万人在这条小峡谷内被杀，桑贾尔的妻子、左右翼统帅和伊斯兰法学家布哈里均被俘虏。那些依然在山谷外交战的地方军力量，也因看到宗主遭遇不测，纷纷选择转头撤离。桑贾尔和马赫穆德带残兵侥幸夺路而逃，奔至泰尔梅兹，稍后又马不停蹄地去往阿富汗的巴尔赫避难。

卡特万之战，以辽军大获全胜而告终。桑贾尔的联军损失惨重，士兵阵亡3万人（一说10万人），《辽史》记载塞尔柱帝国联军的阵亡者横尸数十里。

卡特万之战后，塞尔柱帝国的势力退出河中地区，西辽成为中亚霸主。耶律大石率辽军进入撒马尔罕，立马赫穆德的弟弟穆海默德为汗，继续让其统治西喀喇汗国。

此战对中亚历史的发展以及中西文化交流具有重大的影响，形成中世纪中华文化西传的第一个高潮。

首先，通过这次会战，西辽在中亚的统治完全确立下来。战前，耶律大石占领了东喀喇汗国以及高昌回鹘等地，只是在中亚有了立足之地。战后，曾是中亚霸主的塞尔柱帝国一蹶不振，势力日弱。西喀喇汗国成为西辽藩属、花剌子模也表示臣服于西辽，布哈拉也俯首听命，西辽南部边界越过了锡尔河，以阿姆河为界。西辽确立了在中亚地区的统治地位。

第二、这次会战使西辽之名，威震西域，远播亚欧。

第三、卡特万战役后，作为中华文化一个重要组成部分的契丹辽文化，在耶律大石及其继承者的政权支持和倡导下，开始主动的、大规模的、有组织有系统的西传。使中亚个民族各民熟悉并接受了与伊斯兰文化迵然不同的东方文化，促进了中亚地区经济文化的发展。

第四、伊斯兰教又呈现了新活力。自卡特万战役，西辽在中亚统治确立后，耶律大石允许各种宗教在西辽帝国境内信仰和传播，使伊斯兰教在中亚失去了独尊地位。佛教、基督教、摩尼教、犹太教的活跃迫使伊斯兰教进行改革，简化了伊斯兰教仪式，吸收游牧民族的神和宗教仪式，使伊斯兰教又出现了新的活力。

穆斯林史学家伊本·艾西尔：“在伊斯兰教中没有比这更大的会战，在呼罗珊也没有比这更多的死亡。”

根据已知史料，卡特万一战塞尔柱军队大致在7万到10万之间，而辽军数量不详细。《辽史》中仅记载其左右两翼各为2500人，其中军人数不详，另外还有数目不详的葛逻禄人的辅助性部队。