出生于战乱年代，母曾为蔑儿乞部所掠，后救归，分娩于途，故名“术赤”，意为“客人”。骁勇善战，自幼随父征战，无役不从。
宋嘉泰四年（1204），掌右翼军战乃蛮部，配合诸军大败乃蛮于纳忽山（位于鄂尔浑河东土拉河西），擒杀其首领太阳汗。战后驻军阿勒台山（今阿尔泰山）镇抚。开禧二年（1206）蒙古国建立后，成吉思汗分封诸子，得蒙古民众九千户。元太祖二年（1207）统军征“林木中百姓”，先后招降或征服斡亦剌、不里牙惕、巴儿忽诸部，战后，受命统辖这些地区的百姓。元太祖六年（1211），随父南下攻金，与弟察合台、窝阔台统右军，取云内、东胜、武州、朔州等地。八年，沿太行山东麓南下，直抵黄河，复绕太行西麓北行，攻掠二十余州，并与诸军会合，围攻金中都（今北京）。十二年（1217），受命讨乞儿吉思，至叶密立河（今额敏河）取胜而还。十四年，随父西征，相继攻克养吉干、八儿真、毡的等城，会同察合台、窝阔台军于十六年攻克花剌子模旧都玉龙杰赤。
十九年（1224），蒙古军还师，西征后成吉思汗分封诸子，术赤得花刺子模海（今咸海）、宽田吉思海（今里海）以北的钦察故地为封地。后其子拔都在此封地基础上建钦察汗国。生前屡与弟察合台、窝阔台就汗位继承问题发生纷争，最后由成吉思汗选定窝阔台为继承人，始作罢。
西征途中，再次与两弟发生冲突，互争总兵权，致使“师无和，无纪律”。对所受封地远离蒙古本土，也一直心存怨言，故在西征途中屡称疾，拒绝其父之召北征不里阿耳、钦察等部。成吉思汗一度命察合台等备兵逮问，寻闻其死讯，始作罢，子拔都。