见于文献的乃颜最早的活动，是在至元七年（1270）元军在木华黎后人头辇哥指挥下进征高丽时。他继族祖阿术鲁担任斡赤斤兀鲁思汗的年代，大约是在至元二十年前后。除了漠北份地以外，斡赤斤诸王与元廷争夺对辽东地区控制权的斗争，在乃颜时期日趋尖锐。随着乃颜反状日益明显，元廷越来越担心治理辽东政事的宣慰司“望轻”，不足临镇一方，因此在至元二十三年（1286）二月罢山北辽东道、开元等路宣慰司，将辽东的地方行政机构升格为“东京等处行中书省”（治今辽宁沈阳市）。翌月，又北徙东京省治于咸平（今辽宁开原）。东京行省虽然不满半年即撤销，但仍然引起乃颜的不满。次年四月，他联合合撒儿后王失都儿、合赤温系诸王哈丹秃鲁干等，在漠北份地举兵反元。叛军的活动西面直达土拉河中游，东面则从大兴安岭东麓洮儿河地区及松嫩流域向水达达居地乃至辽河流域扩展。这时候，元朝与西北诸王海都、都哇的战争正在金山一线处于胶着状态。为防止东、西道诸王夹攻岭北、连兵南下的危险，镇守漠北的北安王那木罕所部土土哈从驻地东行，“疾驰七昼夜”，在土拉河挫败乃颜叛党西掩的兵锋，接着又沿克鲁伦河而下，破其后续部队万余骑。乃颜试图争取西道诸王接应，由东向西打通岭北，占领“国家根本之地”的战略计划，在叛乱之初即告失败。

大约与土土哈断然发兵东进同时，忽必烈决定亲征乃颜。二十四年五月，他自率博罗欢所领五部军及李庭所领诸卫汉军，由上都经应昌（旧城在今内蒙达来诺尔西南），沿大兴安岭西麓北上。北征蒙古军主力由玉昔帖木儿率领，与忽必烈分道行进。六月初，忽必烈抵达撒儿都鲁之地（当即今呼伦湖东南的沙尔土冷呼都克）。元军在这里先后与叛将黄海、塔不台、金家奴等叛军“众号十万”遭遇。元军在数量上居于劣势，忽必烈却贸然乘象舆临阵，“意其望见车驾，必就降”。但叛军强弓劲射，悉力攻击象舆。忽必烈被迫下舆御马，命元军固营自守，不复出战，疑惑叛军。至夜，李庭持火突袭敌阵。叛军惊溃，忽必烈转危为安。在漠北地区乘象督战是一件空前绝后的事情，因此这个细节也被穆斯林史籍和欧洲人马可波罗记录下来了。

撒儿都鲁之战后，元军进至乃颜之地，留下部分军队镇守哈尔哈河，复选精骑扈驾，至失剌斡耳朵（译言黄帐，即铁木哥斡赤斤后老营）。据王恽《东征诗》，当忽必烈“长驱抵牙帐”时，“巢穴已自空”。元军在这里获乃颜丢弃的“辎重千余”。率领蒙古军主力的玉昔帖木儿在击败叛王哈丹后，也赶到这里与忽必烈会师。

这时候，乃颜已东撤到大兴安岭西侧哈尔哈河与诺木尔金河交汇处以东三角地带的不里古都伯塔哈山地（蒙语borgutuboldagha，译言“有鹰山”）。该山位于联结大兴安岭东、西两侧的交通枢纽地带。元军在玉昔帖木儿指挥下追踪乃颜，寻求与之决战。玉昔帖木儿以钦察将领玉哇失为前锋，突骑先登，陷阵力战，以后军继之。叛军溃散。乃颜仓皇出逃，至失列门林之地为元军追擒。忽必烈很快处死了乃颜。据马可波罗说，乃颜是按照蒙古人传统的“教杀时血不教出”的方式来受刑的，即经捆绑后裹进毡毯，然后被反复拖曳抛甩，受簸震至死。据《东征诗》，乃颜被杀后，“死弃木脔河，其妻内一泓”。此处“木脔”是蒙语muren音译，意为“河”。这个木脔河，与失列门林所指，当即一地。一般认为，失列门林是蒙语siramuren音译，意谓“黄河”，即今西拉木伦河。

擒获乃颜后，玉昔帖木儿领军又折回哈尔哈河，扫荡呼伦贝尔草原。元军逆亦迷河（今伊敏河）而上，北至海剌儿河（即海拉尔河）“溯河而上，战于札剌马秃（今海拉儿市西面的扎罗木得）。之后，元军又东逾大兴安岭北端蒙可山，追乃颜残众至嫩江。九月，玉昔帖木儿师还。忽必烈本人在元军擒杀乃颜时，则应已从哈尔哈河逾大兴安岭缓缓东行，此后即经由辽东班师。

元军在至元二十四年的军事行动虽然取得很大的成功，但未能完全镇压东道叛王。逃窜到嫩江、黑龙江地区的合赤温系诸王哈丹秃鲁干，索性以该地为其新地盘，率余部继续与元廷相对抗。至元二十五年，忽必烈命皇孙铁穆耳（即后来的元成宗）、大将玉昔帖木儿再度出征。战火从大兴安岭东西两侧一直延烧到高丽境内。直到至元二十八年末，元军方始最终扑灭乃颜之乱的余烬。

乃颜死后，参加叛乱而为元军俘虏的斡赤斤后王部众，多被没入国家版籍，有些还被强行徙置江南。元廷并在“乃颜故地”立肇州城（在今黑龙江肇州西南、松花江畔），迁西北吉里吉思等部东居，又组织当地各族部众在该地区开垦。但是，未直接参与叛乱的斡赤斤系诸王所部，并未被元廷全部褫夺。塔察儿长子乃蛮带（乃麻歹）还率部参加了至元二十四年之后元军讨伐哈丹秃鲁干的战争。他在至大元年（1308）受封为寿王。这时斡赤斤后王的大帐，可能就从大兴安岭之西的呼伦贝尔草原迁到了辽东。乃蛮带之后的斡赤斤后王，则是他的孙子脱脱。根据马可波罗的记载，乃颜举兵反元时，曾将十字架徽记标上自己的战旗，在他的军队中有大量基督教信徒。元赵世延《应昌路曼施山新建龙兴寺记》述及忽必烈出征乃颜之事时，谓乃颜“离佛正法”。另一则汉文史料也提到“叛始由惑于妖言，遂谋不轨”。元代蒙古人中间信奉聂思脱里教的人数相当多。因此，所谓“离佛正法”的“妖言”，在这里很可能就是指的被乃颜利用来进行反元动员的聂思脱里教。

关于乃颜的世次，因为东西史料记载的歧异，至今难以确言。伯希和认为：“乃颜世系几乎可以肯定如下，即斡赤斤——只不干——塔察儿——阿术鲁——乃颜。”

《史集》俄译本第一卷第二分册和德黑兰波斯文刊本，则分别将乃颜世次载录如下：

俄译本：斡赤斤——只不（即只不干）——塔察儿——失儿不海——阿术鲁——乃颜——脱黑台；

德黑兰刊本：斡赤斤——只不（即只不干）——塔察儿——？——乃颜——脱黑台。

除《史集》外，穆斯林史料《贵显世系》也将乃颜列为塔察儿后裔，这一点应当没有什么疑问。失儿不海后来率部逃往西道诸王海都的兀鲁思，时间大概是在乃颜之乱失败后，此人当拉施都丁撰写《史集》时仍然在世。《贵显世系》所载塔察儿后人中也有他。至于阿术鲁，按《元史·宗室世系表》，实为只不干兄斡端的长子，与塔察儿是堂兄弟。他之羼入塔察儿世系，当是由于他继塔察儿之后担任过斡赤斤兀鲁思的汗。因此，乃颜的世系应当是：

塔察儿——失儿不海——乃颜——脱黑台。

失儿不海一支或即因乃颜叛乱而不显，故未见于《元史·宗室世系表》。