丘处机起先也想借金朝皇帝的力量来推行道教，对金朝皇室采取积极支持的态度。贞礼二年（1214年），山东爆发了杨安儿、耿格的起义，义军活动的地区正是丘处机的家乡一带。丘处机利用全真道的影响，劝阻农民不要参加义军，策动义军中的不坚定分子变节、投降。后来，他看到金朝的统治越来越腐败，气数将尽，就转而采取与金朝皇室不合作的态度。继承完颜帝位的金宣宗完颜殉派人召丘处机进京，他都推辞不去。丘处机这时看好的“真命天子”是在金朝的背后崛起的成吉思汗。
南宋嘉定十二年（1219年），成吉思汗派了近臣札八儿和刘仲禄两人为使者去召见丘处机。丘处机恭恭敬敬地把他们当“天使”接待，拜领了诏书，随即挑选了18名徒弟随从，同“天使”一起去谒见成吉思汗。一行人来到抚州（今河北张北），听说成吉思汗已经率军攻打西夏去了。他们跟着向西夏（今宁夏一带）前线赶去，成吉思汗的大军却又挺进到西域（今新疆一带）。他们追踪到西域,大军又已踏上进攻花剌子摩国的征途，丘处机一行于是也跟着踏上了西去的旅程。
为了谒见成吉思汗，丘处机一行跋涉上万里，途经40多个州县，历时四个年头。夏天，他们行走在沙漠中，唇焦口燥，烈日当空，热气蒸腾，几乎把他们烤成肉干。冬天，他们行走在雪地里，寒气砭骨；骑在马上，俯身用马鞭的木杆去量测积雪的厚度，木杆全部插进雪中，还到不了雪层的一半深。沿途几乎见不到人烟，随处可见的，却是残折锈蚀的兵器，狼藉支离的尸骨。有时陷入补给断绝的境地，他们就只能忍饥挨饿地前进。
他们从昆仑山来到中亚的大雪山（今阿富汗兴都库什山），同成吉思汗的大军会合。成吉思汗会见了丘处机，并下令在驻地为这位“真人”专门搭起庐帐，供他长期居住。
丘处机向成吉思汗进言：“要想统一天下，就一定不能以杀人为嗜好。”成吉思汗问他：“治理国家的方法是什么？”丘处机告诉他：“敬畏天意，爱护百姓是治国的根本。”成吉思汗向他讨教“长生”的法子。丘处机的回答是：“最要紧的是清心寡欲。”丘处机谈的这一些全真派道教的大道理，对于从蒙古草原一路冲杀过来，狂飙猛进的成吉思汗的确说得上是一服清凉镇定剂。成吉思汗很欣赏他的话，高兴地对他说：“你真是天赐给我的老神仙，是专门来开通我的心志的！”以后，成吉思汗就一直用“神仙”这个称号来称呼丘处机。南宋嘉定十六年（1223年），成吉思汗已经年过花甲。在一次围猎中，成吉思汗的马摔了一跤，差点把他摔下鞍。丘处机劝告他：“天是讲究保护生命的，陛下年纪又大了，再经常搞围猎，就不合宜了。”成吉思汗听了丘处机的话，好长一段时间都不再举行围猎活动。
丘处机从雪山回到河北一带，派徒弟们拿着道教徒的身份证明书（所谓“牒”）去召集百姓入教。由于战乱，很多老百姓被蒙古军事贵族掠去当了奴隶，很多老百姓流离失所、濒临死亡。丘处机凭借成吉思汗对他的信任，利用发展道教徒的方法，使两三万当了奴隶的百姓恢复了良家平民的身分，濒临死亡的人有了生路。
晚年的成吉思汗经常派使者对丘处机表示慰问，捎话说：“我常常想念神仙，神仙可不要忘记我啊！”但丘处机毕竟不是“神仙”。南宋宝庆元年（1225年），丘处机去世，享年80岁。成吉思汗比他晚去世两年，享年66岁。