元世祖，元朝第一代皇帝，又称薛禅皇帝，名忽必烈。是成吉思汗孙，拖雷第四子，宪宗蒙哥汗弟。母亲圣太后，怯烈氏。南宋宁宗嘉定八年（公元1215年）生，元至元三十一年（公元1294年）卒。终年80岁。
早在漠北潜藩（非以太子而登基者，即帝位前的所在称为“潜”）时期，年轻的忽必烈就稍显锋芒，同大批中原汉族士大夫取得了密切的联系。由于战乱，有大批的知识分子北去，又加之忽必烈对中原有识之士的征召，在忽必烈的周围渐渐形成了一个汉儒幕僚集团，使得忽必烈的思想意识朝着不同于同辈皇兄弟的方向发展。
忽必烈在漠北和林时，汉僧刘秉忠就提出了“以马上取天下，不可以马上治天下”的主张，并将历代封建统治的经验灌输给忽必烈。他还进一步论述了旧制度造成的弊害，主张建朝省、立法度、定官制，整饬赋税，采用汉法，对忽必烈思想意识的转变具有极大的影响。南宋淳祐二年（公元1242年），另一汉族知识分子怀化（今属山西）人赵璧也奉召来到忽必烈的府下，赵璧曾跟随金末著名文人李微、兰光庭学习，颇通儒术，很受忽必烈的信用。通过他们的帮助，忽必烈对中国前代王朝的治乱兴衰已颇为了解。忽必烈不仅自己努力接受、学习汉文化，还要其他蒙古贵族跟着学。他的儿子真金太子从小就跟姚枢、窦默学习《孝经》；后来当上中书左丞的阔阔，原为忽必烈在“潜邸”时的近侍，忽必烈让他拜王鹗为师，学习“治道”。
淳祐十一年（公元1251年）六月，蒙哥继承汗位，汗位由窝阔台系转到拖雷系手中。为了把权力确保在拖雷系家族手中，蒙哥即位之后即将漠南汉地军国庶事全部委托给忽必烈掌管。次年，忽必烈又得到关中地区作封地。
但是，忽必烈所面临的漠南地区绝非遍地珠宝、富庶繁荣，而是一片横遭兵燹破坏、苛政盘剥的焦土。蒙古军进入中原之初，采取了赤裸裸的直接抢掠。窝阔台继位之后，掠夺形式有所改变，他任用耶律楚材进行改革，其宗旨是以中原地区行之已久的赋税办法来代替旧的蒙古贵族杀掠式的和无限制的不时需索，以便保持在汉地的统治。1230年初行税法，小见成效。但由于蒙古贵族的反对，耶律楚材的改革以失败告终。到蒙哥即位前夕，“汉地不治”的情况更为严重，时人许衡认为，由于虐政的压迫，人民困敝至极，眼看就要到聚而为乱的地步了。蒙哥登基伊始，颇有革除积弊之势，但是由于一系列的征争，这些改革措施很快就瓦解了。人民的负担越来越重。人们为了逃避债务催逼，纷纷逃亡，使土地大量荒芜。
忽必烈在掌管漠南汉地军国庶事之后，面对“汉地不治”的情况，一方面进一步拉拢汉族人士，一方面为积聚雄厚的物资、军事基础，断然采取了招抚流亡、禁止妄杀、屯田积粮、整顿财政等一系列措施，并任用熟习汉法的朱金官僚、知识分子，初步扭转了这种局面。
忽必烈封地内的邢州（今河北邢台），金朝时8县共有80292户。在蒙古贵族入侵之后，到忽必烈受封之初，当地民户已急遽下降到五七百户。忽必烈决定以邢为试点，派脱兀脱、张耕、李简等人去邢州。3人到邢州后，同心协力，洗涤蠹弊，革除贪暴，务在安民，不到一个月，户口便增加了10倍。忽必烈对治邢的成效大有感触，更加器重儒士，逐步委以重任。又派杨惟中、史天泽、赵璧等治理河南，使河南经济得到了部分恢复。
当时在漠南汉地，由于典章未备，法制不立，贵族、官吏随便杀人的现象经常发生。宪宗的断事官牙剌瓦赤、不只儿等，一天内竟判决28人死刑。为了安定民心，忽必烈屡次禁止诸将妄杀无辜，军士有违令的，杀以示众，致使诸军凛然，几乎没有敢违犯命令的。对掳获的战俘，不杀也不掳为奴，而是主张释放。
另外，为了筹备进攻南宋的军粮、军费，忽必烈还十分注意屯田。1252年，忽必烈建议在唐州（今河南唐河）、邓州（今河南邓县）等地屯田，并在邓州设立屯田万户府，屯田范围西起襄、邓，东连清口、桃源，敌至则战，敌退则耕。次年，又在凤翔（今陕西凤翔）屯田，以盐换粮，供应军饷。同年，在京兆（西安）设立交钞提举司，印发纸钞。这样，忽必烈逐渐控制了当时蒙古政权在中原汉地的很大一部分财权。
忽必烈自掌管漠南汉地军国庶事之后所实行的一系列措施，使中原地区得到了初步的治理，人户逐渐增加，经济慢慢地恢复起来，为忽必烈夺取政权奠定了经济基础。
忽必烈采用汉法治理汉地必然地损害了蒙古游牧贵族和西域商人的利益；他在中原威望的日增，在治理陕西、河南过程中大量财力、物力的积聚，又形成了对蒙哥汗权的威胁。宝祐五年（公元1257年），蒙哥借口忽必烈刚打完仗，又患有脚病，让他留在家中休息，改以塔察儿为左翼军统帅，解除了忽必烈的兵权。不久，蒙哥又突然决定亲征南宋，忽必烈岌岌可危。当时的情况下，忽必烈身为藩王，调动军马及粮饷的权力都在大汗手里，因而断难与蒙哥一决雄雌。不得已，忽必烈听从了姚枢的建议，反把妻子、儿女送到汗廷作人质，表示并无异志。当年十一月，忽必烈又亲自谒见蒙哥，兄弟相见之下，蒙哥尴尬万分，终于消除疑虑，动了手足之情，不让忽必烈再说什么而表示谅解。蒙哥下令停止钩考，而忽必烈也撤消了设在邢州、陕西、河南的机构，调回了自己派出的官员。这样，忽必烈以谦恭忍让保全了自己，避免了一场不测之祸。但是，他并没有放弃控制中原汉地的雄心。后来，蒙哥因塔察儿军事失利，又命忽必烈重率左路军征宋。在征宋的过程中，忽必烈又重新把东路军的大权控制在自己的手中。
开庆元年（公元1259年）七月，蒙哥在攻宋战争中身负重伤，死于合州（今四川合州）钓鱼山下。留在漠北和林的忽必烈的弟弟、备受蒙哥信任的阿里不哥在蒙哥诸子和亲信大臣的支持下急忙策划继承汗位。
宪宗蒙哥是在南下伐宋的战争中死于合州城下的，因此，他没有像太祖铁木真、太宗窝阔台那样在生前对嗣位问题做出安排。这就在蒙古王室内部引起了关于汗位归属的激烈争吵。忽必烈有资格接替大汗的地位，但其皇弟阿里不哥和宪宗蒙哥的儿子们也可以继承汗位。这样，争夺汗位的斗争不可避免地在拖雷系诸王间发生了。
宪宗蒙哥南征时，阿里不哥奉命留守和林，主持大兀鲁思，管理留守军队及诸斡儿朵，在政治上处于十分优越的地位。另外，皇后忽都台以及蒙哥诸子都拥护阿里不哥，这就增加了阿里不哥政治上的声势。在军事上，他拥有留守和林的军队，随从宪宗南征的军队也有一部分归附了他。蒙哥去世后，大军在攻宋前线，阿里不哥先发制人，派阿兰答儿发兵于漠北诸部，派脱里赤括兵于漠南诸州。阿兰答儿乘机调兵，进至离开平100余里的地方。开平一带是忽必烈经营多年的根据地，阿里不哥的军事行动给忽必烈造成了极大的威胁。
蒙哥去世时，忽必烈正奉命南征。为争夺王位，忽必烈认为应返回漠北。正好南宋贾似道派使讲和，忽必烈当即同意，把大军留在江北，自己率一支亲军先行。中统元年（公元1260年）三月，忽必烈到达开平，召集忽邻勒塔。在诸王塔察儿、也先哥、合丹、末哥等以及大臣再三劝进下，忽必烈终于在开平登上了汗位。紧接着，四月份，阿里不哥在和林自称奉遗诏，在另一些王的拥戴下继承汗位。
至此，只有用武力来解决汗位问题了。战争初期，双方争夺的中心区域是开平至燕京、秦、蜀、陇地区，从开庆元年（公元1259年）底到中统元年六月，忽必烈取得了陕川的胜利，使阿里不哥失去了西线的优势。
中统二年秋，阿里不哥伪装率众归降，对忽必烈的先锋移相哥发动了突然袭击。移相哥因丧失警惕，被打得溃不成军。阿里不哥挥师南下，矛头直指忽必烈的漠南驻地。忽必烈闻报大惊，急率军返南。十一月，双方大战于昔木土脑儿，阿里不哥大败北遁，部将多归降忽必烈。
阿里不哥派到察合台的阿鲁忽在这里征集了大量牧畜、兵械、财货，闻阿里不哥败讯，又背叛了他，把财富据为己有，并拒命杀了阿里不哥的使臣。阿里不哥盛怒之下发动了对阿鲁忽的战争，大肆屠杀阿鲁忽的无辜兵民，使许多将领为之心寒而纷纷离去。中统三年间，阿鲁忽宣布倒向忽必烈。这时，忽必烈已得到了旭烈兀、别儿哥的支持。而阿里不哥的支持者、诸王昔里吉和玉龙答夫也相继转向忽必烈。阿里不哥众叛亲离，至元元年（公元1246年）七月，不得已归降了忽必烈。
至元元年八月，忽必烈迁都燕京，改燕京为中都（至元九年，改中都为大都），把中央政权机构设于此地。这一举动一方面是为了避开叛乱诸王的威胁，立足于人力、物力俱丰的中原地区，以驾驭幅员辽阔的大蒙古国；另一方面，显露了忽必烈在取得蒙古大汗地位之后，意欲灭掉南宋，一统天下的雄心壮志。至元八年十一月，忽必烈宣布将“大蒙古”国号改为“大元”，以一个新朝雄主的姿态登上了历史舞台。
在即位的最初几年里，忽必烈致力于巩固汗位，对南宋只求维持现状。中统元年（公元1260年）四月，他派郝经为国信使到南宋宣告自己即位的消息，并商谈履行与贾似道达成的协议。但是，贾似道害怕郝经抵达朝廷会败露其屈辱投降的议和条约，便把郝经拘留在真州（今江苏仪征）。忽必烈得不到回音，便派使者寻找郝经，但没有什么结果。至元四年，忽必烈在巩固了自己的地位、做了长期备战之后，便以宋廷拘囚郝经为借口，举兵南下伐宋。
至元四年十一月，南宋降将刘整向忽必烈献策说：“攻宋方略，应当是先图襄阳。如能得手，便可由汉水入长江，一举扫平南宋。”忽必烈采纳了他的建议。从至元五年起，忽必烈派阿术、刘整等进攻襄阳，至元九年正月，攻克襄阳。
元军占领襄阳之后，就等于一脚踢开了南宋的大门，南宋王朝的灭亡无可挽回了。至元十年六月，元世祖忽必烈发布伐宋诏书，命左丞相伯颜统帅20万大军，水陆并进。伯颜分兵两路：一路进犯淮西淮东，指向杨州；一路由他率领，沿汉水入长江，沿江南下，直趋临安。十二月，伯颜等在青山矶渡江，取得了阳罗堡战役的胜利，接着，先上溯攻占了汉是、鄂州，控制了中游形势，遂顺江东下。至元十一年初，元军节节推进。此时，南宋王朝内一片混乱。至元十一年七月，宋度宗已死，由4岁幼子赵显继位。十二月，鄂州失陷的消息传来，朝野舆论大哗。至元十二年正月，伯颜率军进驻临安东北的险地皋亭山，阿剌罕、董文炳也赶来会合。宋帝无可奈何，遣使上表投降。五月，宋帝被送到上都，忽必烈召见后，废去帝号，封为瀛国公。
此后，宋裔益王赵显、广王赵昺在陆秀夫、张切杰、文天祥、陈宜中等人的扶助下，在东南沿海一带又转战了数年，力图恢复。但是，面对强大的蒙古铁骑，只能一败再败。至元十五年十二月，文天祥在五坡岭（今广东海丰）被捕，在招降书上愤然写下了“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的不朽诗句。至元十六年二月，南宋的最后据点崖山被攻破，陆秀夫不甘受辱，抱着年仅9岁的小皇帝赵昺投海而死。南宋灭亡，全国统一于元。
中统六年（公元1260年）四月，忽必烈登上了帝位，是为元世祖。元世祖对于国家内政的治理，主要指导思想是推行“汉法”。于是在至元十六年（公元1279年）灭南宋后，开始全面在元王朝中实施。
首先，改元建号，立都汉地。蒙古族的历史自成吉思汗起，取国号为大蒙古国，没有年号，这种情况直到第四汗蒙哥。元世祖继承汗位不久，于公元1260年五月，宣布建元“中统”，采用了中国传统的王朝年号纪年。至元元年八月，阿里不哥归降后，忽必烈又改年号为“至元”。至元八年（公元1271年）十一月，宣布改“大蒙古”为“大元”，取《易经》“大哉乾元”之义，表示国家广袤无疆。为了更好地加强对中原地区的控制，世祖放弃了大蒙古国的都城漠北和林，在漠南和中原设立了两个都城，中统四年（公元1263年）五月，升开平府为上都，建立宗庙宫室，到至元九年改名为大都，其地位逐渐超过了上都，被定为元朝的都城。至于和林，则变成了地方机构宣慰司的治所。
其次，建立国家机构和严密的法律体系。从政治制度上看，蒙古族在成吉思汗统一后立即踏上了对外征服的道路，实行的是军政合一的体制，没有形成一套完备的官僚制度与法律体系。世祖即位后，即命刘秉忠、许衡考定前代典式，参照当时的实际情况，逐渐确定了国家机构和职官制度。在中央设立中书省，领吏、户、礼、兵、刑、工六部；设立枢密院，主管军务；设立御史台，职掌百官纠察。另设大宗正宗，仍置达鲁花赤（断事官），但渐渐只管蒙古公事。在地方上，最高行政机构是行中书省，简称行省。至元二十七年，元廷在全国范围内调整行省建制，除中书省直辖山东、山西、河北外，全国分置岭北、辽阳、河南、陕西、四川、甘肃、云南、江浙、江西、湖广等10个行省。行省以下的行政区划，依次为路、府、州、县4级。边远地区有“军”的建制，品秩及置吏皆如下州。之后下令招人立法，参考中国历代法律制定了“至元新格”，至元二十九年颁行。至治三年（公元1323年），最终制定了元律“大元通制。”
在建立国家机构和完善法律制度的同时，为了加强中央集权，世祖开始采取措施大力削弱诸王勋贵及汉人世侯的权力。因为到了世祖统治时期，领地诸王依然权势熏灼，俨然成了割据一方的独立王国。世祖本人正是凭借汉地藩国的军事、经济力量战胜阿里不哥而夺取汗位的，可以说他是宗藩坐大的首要受益者。因而，世祖对这一问题的认识就更加深刻，继位之后，便开始了大规模的削藩运动。对于宗藩诸王的打击首先是从名份上开始的。于中统二年下令把个别宗王的“玉宝”改为金印。不久，又制御用玉玺“十纽”，以示君臣尊卑等差，并陆续分授诸王印章6等36位，其物料、分寸、金银成色、印纽形状各因诸王等级而异。在新印制中，凡获印章王号者，称“大大王”，未获者，称“小大王”。“大大王”享有系带祗侯扈从的礼遇。通常每一支宗王支系，忽必烈只封“大大王”一人，作为该位下的统辖者和元廷的代理人。6等宗王又分“一字王”、“二字王”，持一等金印兽纽者王号为汉字一字，故称“一字王”，其他王等印章，王号为汉文二字，故名“二字王”。无论“大大王”，还是“一字王”，其封授均依据亲亲宗法原则及诸王对元廷的忠诚。凡效忠世祖，在拥立、征伐中功勋卓著者，即可授上等爵；反之，拥兵叛乱者一律夺印削爵。后来，又形成了“非亲王不得加一字之封”的定制。通过收玉宝，改金印，论封功赐爵印、尊宠嫡系等办法，忽必烈就打破了黄金家族平均共权的旧俗，建立了一个大汗至上的宗室金字塔式的秩序。至元七年，世祖设置了吉利吉思等5部的断事官，更是直接代表元廷直辖阿里不哥后王的领地。元成宗时因袭世祖先例，进一步强化了对宗藩事务的干涉，严格禁止诸王擅行“教令”，独立提调本藩事务。在军队方面，世祖则通过定军籍，建都府，解重兵，削夺了诸王草原领地的军权。中统三年，为换取宗藩的支持，世祖曾允许诸王领有留居草原领地的蒙古军户。元政权稳固之后，世祖对诸王位下军户的政策遂转强硬。至元八年规定：对领地上的蒙古军户，枢密院有权收系编入军籍。渐渐地，诸王已无力构成对中央政权的军事威胁了。
削夺领地司法权也是世祖削藩的一个重要内容。中统二年（公元1261年），元廷禁止诸王私自断决民间狱案，杜绝诸王滥刑扰民。领地内的重要案件需监察官介入审理，即使是诸王位下的人命案往往也由元廷裁定。这样，诸王领地的司法权也不复独立存在了。同时，世祖又从税收、领民关系、食邑官任命等方面，削夺诸王在食邑的实力基础。至元初年，元廷将数额增加一倍的五户丝改由路总管征集，中书省关支。后五户丝户的仓银逐步收归朝廷。
世祖上述的一系列削藩措施，加之在削藩过程中借平叛之机先后肢解了几个势力雄厚的诸王领地，就逐渐使诸王食邑特权仅限于享用五户丝和荐举达鲁花赤等方面，诸王对中央集权的威胁大大地减轻了。
汉人世侯是蒙古南下征讨过程中所形成的割据势力。蒙古统治者要在中原地区建立长久的统治，就不能不依靠中原地主阶级的支持。成吉思汗时就较为注意网罗对自己有用的统治人才。木华黎时更注意争取汉人地主武装，凡纳土归降者，即命为当地长官，仿照金制授予诸如行省、领省、都元帅、副元帅以至州尹、县令之类。而且按照漠北制度，所命之官均许世袭。汉人地主武装头目逐步掌握了蒙古统治区的地方政权，在管辖境内，既统兵，又管民，可以自己任命下属官吏，征收赋税，处理刑狱，而且父死子继，兄终弟及，专制一方。其中势力最大的有西京刘黑马、真定史天泽、顺天张柔、东平严实、济南张荣、益都李璮等，各操重兵数万，占地方圆二三千里，俨然春秋时的诸侯，唐代的藩镇，当时通常称他们为“世侯”。这些“世侯”渐渐形成了与中央集权的离心力，构成了对元廷统治的严重威胁。中统三年二月初三，李澶乘世祖发动争夺汗位的战争之机，发动了军事叛乱，后被打败。东平万户严忠范、真定万户史天泽没有依例将被俘的李璮献给忽必烈，而是擅自将其肢解枭首示众。
李璮的叛乱虽然失败了，但它却加剧了蒙古贵族对汉人的疑惧心理。世祖借机迫使汉人世侯交出实权和军权。史天泽首先带头交出兵权，以表示对世祖的忠诚，其他汉族世侯纷纷效仿；世祖则对史天泽等擅杀李璮之事置之不问。世祖又因势利导，采取了一系列的措施：解除除真定董氏之外地方军阀的兵权；严格执行地方兵、民分治制度；废除诸侯世袭，实行迁转法；置万户府监战，选宿卫士监督汉军；实行易将制，使将不擅兵；取消汉人官僚的封邑。这些措施的实行，彻底削除了汉人世侯的势力，使中央集权大大地牢固起来。
世祖确定了“以农桑为急务”的施政方针，在全国范围内采取一系列恢复与发展农业生产的措施。首先，设立了从中央到地方的各级专管农业生产的机构。中统二年，设立劝农司，以姚枢为大司农，并向数州委派了劝农使。至元七年（公元1270年），设立大司农司，任命了一批巡行劝农使。同时，在大都、上都及各地设置了许多营田提举司、屯田总管府、农政院、劝农管田司等行政机构，管理屯田与农桑事务。其次，限制牧场侵占农田，禁止牲畜损坏庄稼。再次，实行屯田。历经长期的战争浩劫，由于人民大量逃亡，使不少地方人烟稀少，土地大量荒芜，针对这种情况，忽必烈大力推行屯田政策，利用镇戍军士开荒屯田和募民实边屯田。元初屯田政策的实施，开垦了大量长期荒芜的土地，减轻了人民负担，对恢复和发展农业生产起到了积极的作用。第四，加强、完善水利、农具和农业生产技术。为了尽快恢复农业生产，忽必烈对此十分重视。中央设有隶属于大司农司的都水监，外设各处河渠司，以兴举水利，修理河堤。中统四年，世祖又命礼部尚书月合乃大举冶铁，一年输铁103.7万斤，铸造农具达20多万件，基本保证了农民对农具的需求。至元二十四年（公元1287年），世祖下诏将大司农司编定的《农桑辑要》颁行全国，后又出版了王桢的《农书》及维吾尔族农学家鲁明善的《农桑衣食撮要》。
世祖一系列劝农政策的实施，使遭受宋、辽、金、元200多年战乱破坏的中原、江南地区的农业生产得到了恢复和一定程度的发展，边疆少数民族地区的农业生产也迅速提高，为元朝经济的发展奠定了基础。
世祖承认和提倡以儒学为主体的汉族传统文化。主要表现在：兴办学校、大量征用汉族儒生学者、保存颁刻典籍及制定蒙古新文字方面。世祖于南宋宝祐三年（公元1255年）二月在其分地京兆内任命宿儒许衡为京兆提学，广设学校。在即位后的第二年，世祖又下令设立诸路提举学校。至元二十五年的统计表明，全国各地所建立的学校达24000余所。至元四年四月，世祖在上都重建孔子庙，从而确立儒家思想在元朝的统治地位。
在大张旗鼓地推行汉法的同时，世祖为了取得蒙古贵族们的支持及受其部族与阶级利益的影响，继续保留了许多蒙古旧制，如采邑制、蓄奴制等。
蒙古贵族统一全国之后，为了始终保持其最高统治权力，维护他们的特殊利益，世祖还继承和推广了民族压迫政策。民族分化政策是民族压迫政策的重要内容之一。世祖把全国各族人民分为蒙古、色目、汉人、南人4等；第一等是蒙古人，蒙古统治者称之为“自家骨肉”；第二等是色目人，包括钦察、唐兀、秃八、阿速、畏吾儿、回回、乃蛮等；第三等是汉人，又叫汉儿、乞塔、札忽歹，指淮河以北原金朝境内的汉族和契丹、女真等族，较早为蒙古征服的云南、四川两省人和高丽人也属于这一等；第四等是南人，又叫蛮人、新附人，指最后被元朝征服的原南宋境内的各族人民。
世祖不仅头脑中仍存在有旧的蒙古草原贵族的思想意识，保留了许多蒙古旧制，而且在其晚年穷兵黩武，肆意挥霍。从至元三年到至元十年，世祖为宣威海外，连续5次派使去日本劝谕遣使来朝，均被镰仓幕府坚决拒绝。目空一切、不可一世的世祖怎肯罢休，至元十一年、至元十八年先后两次大举入侵日本，但均以失败而告终。在对安南（今越南一带）关系中，世祖因安南国不肯投降，于至元二十年、二十四年先后两次派兵入侵，但遭到了安南军民的顽强抵抗而被迫退回。
至元三十一年春，世祖逝世，葬起辇谷。谥号“圣德神功文武皇帝”，庙号“世祖”。