El kanato de Chagatai (en mongol: Цагадайн улс, Tsagadai Khan Uls) fue un kanato túrquico-mongol gobernado por Chagatai Kan (segundo hijo de Gengis Kan), por sus descendientes y sucesores.
Inicialmente se consideró una parte del Imperio mongol, pero más tarde llegó a ser completamente independiente.
En su apogeo en el siglo XIII, el kanato se extendía a través del Asia central desde el río Amu Darya, al sur del mar de Aral (la denominada Transoxiana) hasta las montañas de Altái, en la actual frontera entre Mongolia y China.
El kanato se prolongó en una forma u otra desde 1220 hasta fines del siglo XVII, aunque la parte occidental del kanato se perdió a manos de Tamerlán en la década de 1360.
Entre 1334 y 1344, graves desórdenes en el kanato llevaron a su división en dos regiones separadas: Mogolistán, también conocido como kanato Chagatai oriental, y el Ulús Chagatai.