永乐年初，明成祖朱棣刚刚登上皇位，为了巩固统治地位而忙于平息内部战争，无暇顾及蒙古。随着永乐帝皇位的巩固和势力的增强，他对蒙古也恢复了洪武时期武力征讨的政策。同时还沿用了“以夷制夷”的手段，尽力维持蒙古内部的争斗局面。蒙古内部以瓦剌部和阿速特部为代表的各派势力，为了消灭对方，不得不借助明朝的力量。
明朝一面与阿速特部的阿鲁台保持信史来往，一方面又给瓦剌部的马哈木等赠送兵器。公元1411年（永乐九年）马哈木等弑本雅失里汗，拥立阿里不哥系德勒伯克为汗，并试图说服明朝彻底消灭瓦剌部，明成祖不以为然。可是明朝看到了马哈木占和林一带，屯兵克鲁伦河，其势力日益壮大，已经成为明朝的隐患。因此明成祖决定对阿鲁台表示亲近。公元1413年（永乐十一年）明成祖封阿鲁台为特进光禄大夫、太师和宁王。同年马哈木率兵胪朐河（明成祖征阿鲁台时命名为饮马河），声言袭击阿鲁台，实际上是想入侵明朝边境。
公元1414年（永乐十二年）二月，明成祖亲率五十万大军亲征漠北，征讨马哈木。命安远侯柳升领大营，武安侯郑亨领中军，宁阳侯陈懋领左哨，丰城侯李彬领右哨，成山侯王通领左掖，都督潭青领右掖，都督列江朱荣为前锋。六月初大军到达双泉海，既撒里怯之地。这里相传是当年元太祖的发祥地，曾建造萨里哈老徒行宫，约当今克鲁伦河上游右岸喀老台湖附近，前锋在此与马哈木军遭遇。第二天明军得知，马哈木、太平在百余里之外。六月初七明军挺进忽兰忽失温（今乌兰巴托东意为“红山嘴”）答里巴汗与马哈木、太平、把秃索罗三王，率骑兵分三路列阵距明军十余里的山头上，约三万余人，每人带从马三四匹。明军派兵向马哈木挑战，马哈木派蒙古骑兵冲下山坡迎战，被明军密集的“神机铳炮”射回，只好聚集在山顶。此后明军的东西两翼部队挺进，双方互有死伤。傍晚，明成祖指挥数百精骑为前锋，火铳随后齐发，骑兵乘势力战，瓦剌部大败王子等十余人阵亡，数千人被杀，答里巴、马哈木、太平和巴秃索罗脱身逃走，逃亡到了土剌河。
忽兰忽失温之战，是明代蒙古前期战争史上少有的阵地战。