忽必烈是蒙古继成吉思汗之后一位伟大的帝王，其在位的35年时间里是蒙古的鼎盛时期，对蒙古帝国而言这更是一个划时代的时期。
在忽必烈统治时期，整个元朝的版图是现在中国的三倍之多，包括亚洲及欧洲的东部，疆域之广，前所未有。这个王朝在整个欧亚非世界里无人能及。如此盛况，普天之下，无与争锋。
行省制度的创立
元朝的前身是成吉思汗至蒙哥统治时期的大蒙古国。他的最高统治者的称号是“合罕”或者是“大汗”。
随着对外的征伐，大蒙古国的统治范围不断扩大，新征服地区的政治背景、经济、文化与蒙古草原不同，统治方式、机构也必然随之发生变化。
蒙古国建立时，在草原地区实行分封制，自大汗至诸王、千户，各有本部的游牧范围。千户是政治、经济、军事三位一体的社会组织，是国家的基层行政单位。其长官千户长既是行政长官，也是本单位的军事首脑。他们平时组织本千户的生产，管理本千户的行政事务，战时，应大汗的征召率领本千户的军士出征。
大汗任命了左、右手和中军三个万户长，他们代表大汗管理东至哈剌温山（今大兴安岭），西至按台山（今阿尔泰山）的诸千户。
大汗、诸王之外，最重要的长官是大断事官（札鲁忽赤，或译作札鲁火赤、札鲁花赤），为国家最高行政司法长官。成吉思汗时期，以塔塔儿人失吉忽秃忽为大断事官，主持分封千户。有诉讼纠纷，由他处理，并写在青册上，一经大汗认可，便具有了法律效力，成为以后断案的依据。窝阔台时期，他以大断事官的身份，编籍中原户口，为诸王功臣划分封地，被汉人称为“丞相”。蒙哥时期，也可札鲁忽赤（大断事官）忙哥撒儿曾以酷刑鞫讯反对蒙哥的窝阔台系那颜、将领。
怯薛作为护卫士常常被大汗派遣出使，传达大汗旨意或处理重大事务，怯薛长官作为大汗的内臣可参与军政事务的管理。怯薛百执事实际上承担着大蒙古国初期中央机构的行政职能。西征期间，在被征服地区设置监临官，称达鲁花赤。
达鲁花赤，蒙古语，意为监使。征金战争中，成吉思汗曾任命西域人札八儿火者为黄河以北铁门关以南达鲁花赤。蒙哥西征，占领欧亚大片土地，在重要地区和城镇，都设置达鲁花赤。“金人来归者，因其故官，若行省，若元帅，则以行省、元帅授之。”
窝阔台时期，中原的治理开始提上议事日程，在契丹人耶律楚材主持下，有了汉制中书省的建置，《元史·太宗纪》载：“三年八月，始立中书省，改侍从官名。以耶律楚材为中书令，粘合重山为左丞相，镇海为右丞相。”但当时的所谓中书令，不过是协助大断事官处理汉地事务的必阁赤。故陈邦赡说“丞相谓之大必阁赤”。在地方治理上，窝阔台采纳耶律楚材的建议，建立了十路征收课税所，以汉人儒士为课税使。尽管蒙古统治者和汉族儒士（包括耶律楚材在内）对中书令、课税使的职责、地位理解、认识不同，但汉制却开始渗入大蒙古国的体制之中。
蒙哥时期，标榜“遵祖宗之法，不蹈袭他国所为”，国家统治体制没有大的变化。但忽必烈在漠北王府和受命管理漠南军国庶事期间，广泛接触汉地儒臣，以汉法治理汉地的构想已逐渐形成。故不同时期，在汉族儒臣的协助下，将立纲陈纪、完善统治机构、确立统治制度，作为政权建设的大事，从而确立了有元一代之治规。
忽必烈即位后，首先依中原王朝的成宪，制定年号，定1260年为中统元年。
在《建元诏书》中指出：“建元表岁，示人君万世之传；纪时书王，见天下一家之义。”改变了以往蒙古大汗不建年号，仅以十二生肖纪年的状况。至元八年（1271），又取《易经》“乾元”之义，定国号为“大元”。诏称“绍百王而纪统”，表明忽必烈将大蒙古国看成是对中国历代封建王朝的继承，是尧舜禹汤和秦汉隋唐的继续。建号改元是国家的根本大事，忽必烈在依汉法治理天下的路线上迈出了关键的一步。
即位之初，以开平为京师。而统治重心却在逐渐向燕京转移。早在忽必烈为藩王时，木华黎之孙霸都鲁就曾提出：“幽燕之地，龙蟠虎踞，形势雄伟，南控江淮，北连朔漠，且天子必居中以受四方朝觐。大王果欲经营天下，驻跸之所，非燕不可。”
在建号改元的同时，忽必烈也开始利用汉族儒臣为其制定一套从中央到地方的完整的统治制度。忽必烈时期统治制度的建立与完善是经过长期酝酿准备的。
早在为藩王时，在藩邸诸臣的影响下，忽必烈以儒术治国思想就已经形成。在其即位和建元诏书中提出的“祖述变通”，即“稽列圣之洪规，讲前代之定制”
就是他设官定制的原则和纲领。所谓“祖述”、“稽列圣之洪规”，就是继承成吉思汗以来的祖制；“变通”、“讲前代之定制”，就是改行中原王朝的汉制仪文。这也是儒臣们对政权建设在忽必烈面前反复陈述的政治见解。郝经在其《立政议》中指出：“以国朝之成法，援唐宋之典故，参辽金之遗制，设官分职，立政安民，成一王法。”许衡在其奏疏中提出：“北方之有中夏者，必行汉法乃可长久。故后魏、辽、金历年最多，他不能者皆乱亡相继，史册具载，昭然可考。
使国家而居朔漠，则无事论此也。今日之治，非此奚宜？夫陆行宜车，水行宜舟，反之则不能行，幽燕食寒，蜀汉食热，反之则必有变。国家之当行汉法无疑也。”具体地讲，就是要求忽必烈依北魏、辽、金的模式，借鉴前代的经验，建立一套既符合蒙古的社会背景、经济状况和习俗法规，又吸收中原王朝两千年来积累的统治经验和封建统治制度，制定适合于汉地政治、经济、文化背景的统治制度。这是忽必烈时期改定官制的原则和指导思想。
中统元年（1260），忽必烈即位开平后，“立中书省，以王文统为平章政事，张文谦为左丞”。中书省下吏、户、礼合为一部，称左三部；兵、刑、工合为一部，称右三部。这显然是参考金制和根据当时实际需要确定的。不久，燕京行中书省并入中书。此后定制，以皇太子行中书令，下设右、左丞相各一员，平章政事四员，右、左丞各一员，参知政事二员。蒙古人尚右，故以右丞相、右丞居上。自中书令至参知政事皆称“宰执”。六部则各设尚书三员，侍郎二员。
管军的机构枢密院是在平定李璮之乱后设置的。鉴于“诸侯尽专兵民之权的弊害，忽必烈采取断然措施，罢世侯，置牧守，军民分职”，中统三年（1262），诏：“诸路管民官理民事，管军官掌兵戎，各有所司，不相统摄。”
四年（1263）五月，“初立枢密院，以皇子燕王为中书令，兼判枢密院事”，掌天下兵甲机密之务。除四怯薛由皇帝或其亲信节制外，“凡宫禁宿卫，边庭军翼，征讨戍守，简阅差遣，举功转官，节制调度，元不由之”。初置枢密使一员（由太子兼任），副使二员，佥书枢密院事一员。至元七年（1270），在副使之上置同知枢密院事一员，佥书之下置院判一员。二十八年（1291），又置知院一员，增院判一员。并以中书平章商量院事。四怯薛各出代表一员，参与院议。
至元五年（1268），立御史台，“掌纠察百官善恶、政治得失”。设御史大夫、中丞、侍御史、治书侍御史各二员。御史台直属机构有殿前司、察院，还有内八道肃政廉访司。“凡大朝会，百官班序”由殿前司掌握，“其失仪失列，则纠罚之”；“在京百官到任假告事故，出三日不报者，则纠举之；大臣人内奏事，则随以人，凡不可与闻之人，则则避之”。肃政廉访司初名提刑按察司，承自金朝的按察司，作为地方监察机构，元初被纳入御史台系统。其巡察地区分为跨地区甚至跨行省的诸道。分别隶属于中央御史台或行御史台。行台是中央御史台的派出机构，元代曾在陕西、云南、江浙等地设置。
元廷对宗室诸王赏赐无度，对外征伐频数，国家用度浩繁，而以理财助国为施政中心，至元七年至九年、二十四年至二十八年、至大二年至三年（1270～1272、1287～1291、1309～1310）三次设立尚书省综理财用，六部、行省皆隶尚书。在尚书省存在期间，中书形同虚设。
此外，也有大司农司、翰林国史院、集贤院、宣徽院等承自前代的机构。
在中书省、枢密院、御史台分管政务、军旅和监察之外，在元朝中央，还有与之平行的掌管蒙古、回回和藏地事务的机构。其中包括蒙古翰林院及其所属蒙古国子监，掌管回回历法的回回司天监，掌管也里可温（基督教和基督教徒）的崇福寺，掌管藏地事务的宣政院等。国初的札鲁忽赤，随着国家统治机构的完备，则转变为专掌皇族政刑的官员，而以大宗正府为其办事机构。与历代大宗正府不同的是“主要治理诸王、驸马投下的蒙古、色目人刑名词讼等事，时而兼治汉人刑名”。大汗后妃所居的斡耳朵官属，则相当于辽朝的宫官。怯薛又是与五卫亲军制并行的大汗禁卫军和直属部队。
地方行政机构是行中书省，简称行省。元人认为：“国制，中书总庶政，是为都省。幅员际天，机务日繁。相天下重地，立行省而分治焉。若稽古制，魏晋有行台，齐隋所管置外州称行台尚书省，唐以诸道事繁，准齐分置，今行省，其遗制也。”其实，元朝的行中书省乃是承自金末的行尚书省。金朝后期，为抵御蒙古的军事需要，在河北、山东、陕西等地遍置行省，作为尚书省的派出机构，以宰执主持抗蒙事宜，以加重事权。它是一种临时建置。成吉思汗南下时，对降蒙的金朝故官、将领，常以原官授之。同时，也采用了金朝行省的官称。此后，凡有征伐之役、分任军民之事，往往称行省或行台，初无定制，迭为废置。
中统元年（1260），世祖立十路宣抚司为地方最高行政机构。同时，也以中书省官行某处省事的官衔，派往地方行使中书省职权，设立了一些行省机构。大约在至元二十年左右，以宰执行某处省系衔嫌于外重，于是乃改为某处行中书省平章或右丞、左丞、参知政事，而不再以都省官系衔。行省遂从都省的派出机构逐渐演变为地方最高行政机构。因中央尚书省之设，行中书省又曾两度改为行尚书省。
至元二十七年（1290），元廷在全国范围调整行省建制，除中书省直辖的山东、山西、河北等地（腹里）外，在全国设立岭北、辽阳、河南、陕西、四川、甘肃、云南、江浙、江西、湖广等十个行省。行省“掌国庶务，统郡县，镇边鄙，与都省为表里”。行省设丞相一员，平章二员，右、左丞各一员，参知政事二员，于地方“钱粮、兵甲、屯种、漕运、军国重事，无不领之”。行省下分设路、府、州、县。
路置总管府，长官为达鲁花赤、总管，又有同知、治中、判官等。至元二十年定制，十万户以上或虽不及十万而地当冲要者为上路，以下者为下路。
府有直隶都省和隶行省或宣慰司的不同，也有统州县与不统的差异。府设达鲁花赤和知府或府尹。
州县也以户数多少为差等。至元二十年，定五万户以上者为上州，三万户以上者为中州，不及万者为下州。上州置从四品达鲁花赤、州尹，六品同知和七品判官；中州置正五品达鲁花赤、知州，从六品同知和从七品判官；下州置从五品达鲁花赤、知州，正七品同知和正八品判官。
三万户以上者为上县，一万户以上者为中县，一万户以下者为下县。上县秩从六品，有达鲁花赤、尹、丞、簿、尉各一员；中县秩正七品，不置丞；下县秩从七品。
此外，在远离行省中心的地区，又置宣慰司，“掌军民之务，分道以统郡县，行省有政令则布于下，郡县有请则达于省。有边陲军旅之事，则兼都元帅府，其次则只为元帅府”。宣慰司置使、同知、副使、经历、都事等。“其在远服，又有招讨、安抚、宣抚等使，品秩员数，各有等差”。
蒙古统治者最重军事，元朝的军制却最为混乱。时人记载：“本朝最偏重者无若军政，最纷乱者无若军政”，“大无纲纪，细无纪目……分隶频碎，源委隔绝，棼丝沸羹，互相争夺。内立枢府兵部，无簿籍之可寻；外设行省、统军万户府，无一定之行伍。”至于军队的数目，元朝官员中了解者也为数极少。当时，“天下军马总数目，皇帝知道，院官（指枢密院官）里头为头的蒙古官人知道；外处行省里头军马数目，为头的蒙古省官知道”。“更这边关机密，不合交多人每知道”。
早期，大蒙古国的军队除大汗的怯薛外，有诸王、驸马、功臣、千户的属民所组成的军队。凡有征伐，依大汗的征调出兵。如拔都西征、旭烈兀西征、忽必烈征大理等役，都由东西道诸王派子弟和属下军士参战。而攻坚和镇戍各占领地区，又有探马赤军。随着征服范围的扩大，各被占领地区的男丁也成为国家武装力量的来源，故有汉军、新附军（由南宋降军改编的军队）等名目。
按兵种分则有骑兵、步兵、水军、炮手军等类。
元朝的军事防卫可分为两大系统：保卫皇帝和京畿的宿卫系统和镇守全国各地的镇戍系统。
早期，大汗的宿卫由怯薛负责。世祖时，建立侍卫亲军，而怯薛之制不废。
中统元年（1260），“谕诸路管军万户，有旧从万户三哥（指史天泽）西征军人，悉遣至京师（开平）充防城军”和“征诸道兵六千五百赴京师宿卫”之事，可能是忽必烈创建侍卫军之始。二年（1261），任董文炳为侍卫亲军都指挥使；三年（1262），命董文炳共领武卫军事。至元元年（1264），武卫军正式改为侍卫亲军，八年，亲军扩充为左、右、中三卫。到至元末，忽必烈共设置过侍卫亲军三十余卫。侍卫亲军设都指挥使，品秩与万户相当（正三品）。侍卫亲军由蒙古、汉军和新附军组成，迁入内地的色目人，如康里、阿速、钦察等后来也有被编入侍卫亲军者。
蒙古、探马赤军的防卫重点，主要是腹里地区，南至河南淮北，北至辽东以及西北、四川等地。淮河以南的广大地区，主要由汉军和新附军镇戍。
此外，忽必烈即位后，与西北诸王的军事对抗日益激烈，南方各族人民的反抗斗争也此起彼伏，为控扼边徼禁喉之地，常遣皇子镇守边境。如北平王那木罕镇守阿力麻里、和林，宁远王阔阔出镇守漠北，安西王忙哥剌镇守京兆和察罕脑儿，西平王奥鲁赤镇守吐蕃，云南王忽哥赤镇守云南等。
诸王、公主和功臣在汉地的分地，是封建制早期的领主制，建立在封建地主制经济和中央集权的郡县制地区的分封制不能不受环境的影响而有所变通。耶律楚材在太宗朝提出的五户丝制的实质就是由地方政权机构州县行使治理权，而由国家将封地内的部分税收颁赐给领主。太宗朝由于种种干扰未能认真贯彻执行，至世祖定制后，封地分别被纳入州县，原则上由地方政权机构管理，领主得自选任达鲁花赤监临。诸王则可由皇帝批准置王府，王傅由朝廷指派。漠北诸王封地则由诸王自治，而统以岭北行省。
名家回眸
行省制度的创立，对后世产生了深远的影响，它引出了绵延至明清以及近代的中央集权新模式。对于元朝实行的行省制度，中国历史学家钱穆先生在《中国历史政治得失》中评论说：说到行省制度的滥觞其实是元代中央集权高层统治之计，“行省”其实是“行动中的书省”，行省长官是中央政府（中书省）的代表，是由上而下的权力授予，完全没有中央政府与地方政府平起平坐的意思，没有地方自治的概念，没有权力分让的安排。
元世祖对儒士的重用