窝阔台死于1241年，遗命由第三子失列门继承汗位，但其妻脱列哥那属意于长子贵由(1206~1248)，因为贵由远征未还，她就拖延“忽邻勒塔”的召开，自己临朝摄政。支持拖雷系的术赤之子拔都（1209~1256）在东欧建立了金帐汗国，至此拔都和窝阔台系正式决裂，不再接受帝国中央的领导。
贵由继承汗位后，蒙古帝国内部分裂倾向更为明显，政治动荡，赋税加重，日益衰败。1248年贵由去世，拔都又开始“活动”，他不想继续由窝阔台系统治蒙古，就拥立拖雷的长子蒙哥，1251年，蒙哥继承汗位，开始大规模削除异己。
当时窝阔台的弟弟忽必烈受命经营中原地区，用汉法治理汉地，不但招致蒙古游牧贵族的不满，也使蒙哥大为惊惧，恐怕兄弟威望日重，将会威胁到自己的汗位。1257年，蒙哥解除忽必烈的兵权，忽必烈把妻子、女儿送到汗廷做人质，表明自己的忠心，蒙哥这才暂时罢手。
1257年，蒙哥亲征南宋，两年后在四川钓鱼城病死。蒙哥的异母弟末哥密报忽必烈，忽必烈召集众将商议。1258年3月，忽必烈到达上都开平（今内蒙古多伦西北），以蒙哥最年长兄弟的名义，亲自召开“忽邻勒塔”，登上汗位。同年4月，阿里不哥也在哈刺和林（今蒙古国额尔德尼召北）召开了一个“忽邻勒塔”，在另外一些藩王的拥戴下继位。
俗语有“一山不容二虎”，而蒙古帝国出现了两个可汗，东道诸王支持忽必烈，西道诸王或支持忽必烈，或支持阿里不哥，二人势力相当。
最后，忽必烈于1264年，软禁阿里不哥及支持他的诸王，而后将其党羽全部诛杀。忽必烈迁都燕京，改称“大都”，1271年定国号为“元”，忽必烈就是元世祖。草原蒙古帝国的主体，从此转化为一个中原王朝，汗位之争得以结束。
■以儒治国的耶律楚材
窝阔台在治理大蒙古国十余年中，业绩非凡，他既多方面继承和发展了成吉思汗开创的大业，又为后来蒙哥、忽必烈的继续发展奠定了很好的基础。他之所以取得这么大的成就，很大程度取决于任用的杰出政治家——中书令耶律楚材。
耶律楚材(1190～1244)本是契丹人，但他的家庭却是一个已经汉化了的封建士大夫家庭，从小受到汉民族文化的影响，精通汉文化。他三岁丧父，由母亲抚养长大。从小读了很多书，掌握了天文、地理、历法、数学、医学以及三教九流等许多方面的知识，成为一个博学的人，深受儒家、老庄和禅宗思想的深刻影响。
耶律楚材生长于金中都，曾做过金朝的中级官员。公元1215年，成吉思汗攻下中都，听说耶律楚材很有才能，就下令召见他，并把他留在身边做事。成吉思汗见他长得很高大，留着漂亮的长胡子，就叫他“吾图撒合里”(蒙古语长胡子的意思)。
耶律楚材知识广博，跟随成吉思汗西征，深受信任和重视。后来，他对窝阔台说：“这个长胡子是上天赐给我家的，以后你要把国家大事交给他去治理。”
窝阔台汗即位后，耶律楚材继续帮助他治理天下。耶律楚材首先按中原王朝的统治制度，定了一个礼仪制度，要求皇族的人和大臣们见了皇帝都要下拜，以尊汗权。从此，蒙古国就有了尊汗的下拜礼。耶律楚材也因此更受重用，被誉为“社稷之臣”。
蒙古在入主中原之初，很多人还想用过去的老办法来统治。认为汉人对蒙古族一点儿用处也没有，不如把他们统统赶走杀光，让田地长起绿草，好去放牧。耶律楚材却坚决反对，他对窝阔台说：“这样广大富饶的地方，怎么说没有什么用呢？大汗您不是要攻打金国吗？如果您让我来征收这里的赋税，我一定能满足您的需要。”
窝阔台应允后，耶律楚材立刻定下了中原的地税、商税和盐、铁、酒、土产等税，并在燕京设立了十路征收课税使。为了防止地方上的官员独断专行，他又请求窝阔台让地方上的军事、财政和民政分开，设长吏专门管理老百姓，设万亡府专门管理军政，设课税所专门管理征收赋税。
第二年，耶律楚材就征收了白银50万两，绢8万匹，粟40万石。他把征收的簿籍交给窝阔台，窝阔台看了非常高兴，说：“你的本事真大，整天在我身边，却能使国家的财物那么充足。”并马上按照耶律楚材的建议，设立了中书省，任命他为中书令(宰相)，让他管理黄河以北的政事。
除此之外，耶律楚材还开始进行一系列军事制度的改革。蒙古在刚建国时，实行的是军政合一制度。在建制上只有万户、千户、百户等统率军队的长官，而没有治理政事的长官。蒙古人在攻下城镇后也不派兵守卫，在占领中原地区时，蒙古统治者就任用投降的北方汉族地主和金朝的官吏来管理当地。耶律楚材针对这些情况提出了改革建议：在各地设置官吏来管辖老百姓；另外，设置万户专管军队，使军政形成互相遏制的局面，从而防止了独断独行。这些建议都被窝阔台接受并付诸实施。
另外，耶律楚材还主张用孔孟之道治国治民，选用儒生担任各级官吏。1238年，元朝政府开始实行科举考试制度，选拔儒生做官。
耶律楚材提出在中央设立最高行政机构的建议，窝阔台也采纳了。并在中央设立了最高行政机构中书省。
在完成一系列的改革后，耶律楚材还面临着封建王朝三大重要的任务：法制、税收和管理地方以及处理地方与中央的关系。
由于成吉思汗没有制定一部完整的法律。“札撒黑”只是一部习惯法，只适用于草原生活。当蒙古统治范围扩大到中原以后，情况复杂得多。面对不断增加的刑事案件，统治者需要及时出台一套行之有效的法律制度。
耶律楚材及时制定了《便宜十八事》作为蒙古国临时法律。其中规定：打击地痞流氓杀人盗窃，严禁地方官擅自滥杀老百姓，不准商人财主贪污公物，禁止地主富豪夺取农民田地。经过整顿，社会秩序逐渐安定。
在税收上，耶律楚材主张中央集权，朝廷派官吏来征收赋税，然后分给诸王功臣，这样就定下了“五户丝”制，中央把征税的权利收归。
耶律楚材辅佐成吉思汗和窝阔台治理国家将近30年，不愧为“治天下匠”。窝阔台去世后，耶律楚材不再被后主重用。1244年，耶律楚材去世。人们为他修建了祭祠纪念他的功劳。
■忽必烈夺位建元
元世祖忽必烈是元王朝的创始者，他继承了祖父和父亲遗愿，带着蒙古的铁骑继续向中原迈进。
忽必烈的母亲唆鲁忽帖尼，是一个汉文化修养颇深，知书达理，精明能干的女人。拖雷死后，唆鲁忽帖尼悉心教养四个儿子蒙哥、忽必烈、旭烈兀和阿里不哥。在四个兄弟中，母亲最钟爱忽必烈，在母亲的教导和熏陶下，忽必烈自幼酷爱汉文化，悉心钻研儒术。
自公元1241年窝阔台去世至公元1251年蒙哥即位，大蒙古国经过了十年的混乱时期。蒙哥做了大汗之后，就让他的弟弟忽必烈掌管黄河以北的地方军队和行政事务。在十年混乱中，当初耶律楚材的治理措施，全都被废除了，中原人民又重新陷入暴政之下，土地荒芜，人口流散，生产力受到极大的损害。
忽必烈从小就有远大的理想，想干一番事业。主政中原后，选贤任能，清政去贪，劝农耕种等，并从中逐渐理出头绪，恢复了大部分生产力，将中原治理得井井有条，控制了中国北方大量的人力和雄厚的物力。
在统治中原地区时，忽必烈进一步了解中原先进的封建政治、经济和文化，联合汉族和其他各族的官僚绅士，笼络一大批汉族知识分子和各族商人、僧侣，全面地扩大了自己的统治基础，并且广招四方汉学名人，如刘秉忠、姚枢、张文廉、郝经等人，向他们求教救国之道。
汉族士人劝说忽必烈要用儒家思想来治理国家，特别要用“汉法”来治理中原。忽必烈本就是一个有理想、抱负的人，意识到只有推行汉法才能治理好中原地区，并得以进一步提高自己的政治地位。于是，他接受了众儒生的建议，在中原地区实行汉法。并暗下决心等夺得天下后，一定要用“汉法”治理国家。
忽必烈用汉法治理汉地，损害了蒙古贵族和西域商人的利益，他的声望之大也影响了蒙哥的威信和皇权。于是蒙哥对忽必烈产生了猜忌，夺去了他的兵权，并派人前去调查，忽必烈不正面抗争，而是把妻子、女儿送到蒙哥那里做人质，表明自己并无异图，并亲自去见蒙哥，说明自己并无野心。最终，蒙哥消除了疑虑，忽必烈重新掌握了兵权。
公元1258年，忽必烈在围攻鄂州时得知蒙哥死讯，同时又听说留守都城的弟弟阿里不哥正准备继承汗位，便要回军与阿里不哥争夺大汗宝座。恰巧这时南宋宰相贾似道请求割地赔款求和，忽必烈顺水推舟，订下和约，迅速率军北返。
公元1260年3月，忽必烈在开平(今内蒙古多伦北)召集部分王公大臣集会，在他们的拥护下，抢先登上大汗之位。随后，阿里不哥在另一些王公大臣的拥戴下也宣布继承蒙哥的汗位。俗语道：“天无二日，国无二主”，忽必烈与阿里不哥只好靠战争解决问题。经过四年的内战，忽必烈大获全胜。阿里不哥众叛亲离、走投无路，只好率残部到开平投降。
忽必烈平定阿里不哥后，把政治中心由和林搬到中原，他继续推行“汉法”来改造蒙古国。公元1271年，忽必烈根据刘秉忠的建议，按《易经》五“乾元”（相大）的意思，把国号改为“大元”，这样元朝正式成立了，忽必烈就是元世祖。第二年，元世祖把燕京改为大都，作为全国的首都。
■李璮之乱
蒙古大汗蒙哥死后，忽必烈与阿里不哥为了争夺汗位进行了一系列的争战。在这期间发生了一场威胁新政权的兵变，这就是山东李璮之乱。
李璮是叛降蒙古的南宋民兵首领李全的养子。李全原为山东义军红袄军的首领，后来蒙古军队占领了山东，李全向蒙古投降，以“岁献金币”的条件换取了山东淮南楚州行省的官职。李全死后，李璮承袭父职，辖地称益都行省，成为割据一方的军阀。中统元年(1260)，忽必烈继位，加封他为江淮大都督。
李璮为了达到割据山东的目的，坚决不放自己手中的兵权。1260年（中统元年）忽必烈与阿里不哥争战，李璮认为时机已到，他趁忽必烈全力抵御阿里不哥南犯之机，在1262年二月初三正式发兵反叛，以涟、海等城献于南宋，寻求支援，还军益都，进据济南。南宋对李璮不完全信任，只封李璮为齐郡王，并未派兵支援。
忽必烈得知李璮反叛的急报，请姚枢分析当时的形势。姚枢对忽必烈说：“假如李璮趁我们打阿里不哥的机会，率领部队沿着海边直捣燕京，关闭居庸关，把我们阻止在关外，以致人心惶惶，这是他的上策；假如他联合南宋，坚守山东，出兵骚扰我方边境，使我方疲于奔命，这是他的中策；假如出兵济南，等待山东各地军阀的响应支援，这是作茧自缚，为下策。”
忽必烈问：“李璮将会选择何策?”姚枢毫不犹豫地说：“出下策。”
后来，世态的发展，完全证实了姚枢的看法。忽必烈于是急召诸路蒙、汉军去济南作战。他命水军万户解成、张荣实、大名万户王文干、万户严忠范会师东平（今山东东平县）、济南万户张宏、归德万户邸浃、武卫军炮手元帅薛军胜会师滨（今山东滨州市北）、棣（今山东惠民县），由宗王合必赤总督诸军。
三月，史枢、韩世安、阿术于高苑老僧口打败李璮军，李璮退守济南，以坚城守御。四月，忽必烈又命右丞相史天泽专征。史天泽与合必赤定议，筑环城围济南，进行长期围困。
五月，史天泽等率领蒙古军队把济南团团围住，断绝了济南与外界的联系。李璮多次突围不成，城中已无粮草，人心涣散。七月，李璮在走投无路的情况下，投大明湖自尽，因水太浅未死，被俘，被史天泽斩于军前。
叛乱平定后，忽必烈罢地方诸侯世袭，收汉人军将兵权，在地方上实行军民分治，并引用色目人作为统治的帮手，以对汉人进行牵制等等。这些措施，都对元王朝中央集权政治的建立，以及蒙古、色目贵族与汉族官僚之间矛盾的发展，产生了重大影响。
■帝师八思巴
八思巴，吐蕃萨斯迦人，本名罗古罗思监藏，“八思巴”在藏语中是“圣童”的意思，这是藏民们给他的美称。因为八思巴出身名门望族，自幼聪慧过人，通晓佛学。相传3岁时就能口诵莲花修法，7岁的时候就能熟读佛经，并且能知道经文的大概意思，9岁时就在法会上给别人讲经说法。
1244年，八思巴与其弟恰那多吉随伯父萨班赴凉州（今甘肃武威）谒见蒙古窝阔台汗之子阔端。1251年，又应召赴六盘山谒见忽必烈。八思巴以其渊博的学识和谦虚谨慎的美德，赢得了忽必烈的赏识，把他留在身边，尊为“上师”。
同年，萨班病逝，八思巴继位为萨迦派新法王。自宝祐元年（1253）随侍忽必烈起，忽必烈及王妃、子女皆从其受密教灌顶，皈依藏传佛教。
有一次，八思巴对忽必烈说：“西藏人信奉的喇嘛教，是从天竺传来的。佛法的宗旨是要救度一切众生，引导众生到达涅檠境界，过极乐世界的生活。要达到这个境界，必须严格遵守三藏经典（经、律、论三类经典）中所阐述的戒律而修行。假如一个人用粪、尿、血去玷污了神，他将转生在腐烂的尸体淤成的泥淖中，假如一个人违背了三藏中的戒律，他将转生在阿鼻地狱中受苦……”
忽必烈对这些很感兴趣，同时出于政治考量，于1260年，封八思巴为国师，授以玉印，任中原法主，管理全国的佛教事务。此外，忽必烈为了保证八思巴能顺利来往于北京和西藏之间，下令根据道路情况，设置驿站，保证道路的畅通，这也为元朝中央政府对西藏地区的有效控制和施政，奠定了坚实的基础，也沟通了西藏与祖国内地的经济文化交流。
1260年，八思巴奉忽必烈的命令制订新的蒙古文字。蒙古人最初是没有文字的，成吉思汗灭了乃蛮以后，才让畏兀儿人塔塔统阿用畏吾儿文书写蒙古语，但是在使用过程中发现有很多不完善的地方，忽必烈很想创制一种新的文字作为全国通用的官方文字，于是就把这个任务交给了八思巴。
八思巴借用藏文字母，创制了41个新字母来拼写蒙古语，于1269年正式公布使用，从此八思巴文作为国字通用于全国的官方文件。八思巴和他的弟子们，还把西藏佛教造型艺术传到内地，又把内地的雕版印刷术传到西藏。
1270年，忽必烈又提升八思巴为“帝师”，加封“大宝法王”，赐玉印，统领西藏十三万户。1280年，八思巴在萨迦南寺的拉康喇让圆寂。忽必烈追赐他为“皇天之下一人之上开教宣文辅治大圣至德普觉真智佑国如意大宝法王西天佛子大元帝师”。
作为佛学大师，八思巴一生著述颇丰，有30多种，传世之作有《萨迦五祖集》。
■阿合马专权
从元太宗窝阔台开始，元王朝的财政就是主要由色目人来主持。忽必烈执政的时候，色目族人阿合马是一个相当重要的理财人物，他为元世祖设计了种种搜刮民财的方案:清理户口、垄断专利、滥发钞票等，以增加朝廷收入，满足忽必烈在财政上的巨额需求。