這是一場爭霸戰，大石知道無法避免。錯過這次良機，將不再有機會。所以決定接受葛邏祿人歸附，試圖避免大戰，寫信給塞爾柱帝國蘇丹，請求他們不要攻打葛邏祿人。但塞爾柱蘇丹桑賈兒威脅大石，讓他改信回教。
戰爭不可避免，塞爾柱人集結兵力用了六個月時間，大石也在集結他的力量。其中包括從東方抽調力量，西域的部落，始終不值得信任。遼國時候，連草原部落都不信任，大石卻必須依靠草原十八部，還得借用西域部落力量，他對自己部下的可靠性非常懷疑。
尤其是面對塞爾柱帝國，這是一個尚未衰落的回教帝國，占據著波斯、巴格達等地，實力強勁，大石不敢確信自己能擊敗對方。
由于這些年大石從李慢侯手里接受了五六萬契丹人，他的可用兵力相對闊綽，沒有可憐到用兩萬多人對抗塞爾柱的十萬大軍，大石動用的兵力高達四萬，而且全都是可信的契丹人和燕云漢人，這四萬精銳將塞爾柱的十萬大軍擠壓進一處山谷，葛邏祿人從后方偷襲，最終在契丹鐵騎的沖擊下崩潰。
這就是卡特萬之戰，打的極其漂亮。很容易讓人聯想到唐朝跟大食爆發的但羅斯之戰，因為都是東方勢力和西方回教勢力之間的爭霸戰爭，而且都有葛邏祿人參與，不過這一次，葛邏祿人沒有陣前倒戈，因為耶律大石是為他們而戰。
耶律大石擊敗塞爾柱軍隊之后，原本的歷史上，他依然很謹慎，占領西喀喇汗國的首都撒馬爾干后，控制了費爾干納盆地。之后派兵攻擊綠洲國家花拉子模，在對方同意每年繳納三萬金幣之后，就退出了哪里。大石兩年后死去。此后西遼的擴張基本結束。
但這一次不知道是不是大石覺得自己力量足夠雄厚，竟然希望追擊塞爾柱帝國，想搶奪波斯和兩河流域。
李慢侯并不覺得這是正確的，他覺得大石南下去奪取印度，可能是最理想的選擇。但大石占領撒馬爾干之后，追擊的偏師輕易攻入呼羅珊，塞爾柱蘇丹桑賈爾一味逃竄。桑賈爾的宰相、妻子被他生俘。
塞爾柱帝國處于一種崩潰的狀態，從呼羅珊往西進攻巴格達也好，往南奪取波斯也好，都有良好的農耕地區。
這也許讓大石燃起了復興大遼的希望，決定不惜一切代價，奪取這些地區。