1260年三月，元世祖忽必烈在开平召集忽里台，即大汗位，建元中统，任用汉地士人，建立起中书省、十路宣抚司以及负责中原汉地政务的燕京行中书省等行政机构，巩固了在中原地区的统治地位。阿里不哥也在漠北召开忽里台，称汗，据有漠北地区。驻军六盘山的蒙古军主帅浑都海、奉蒙哥命主管陕西政务的刘太平，以及四川蒙古军的一些将领，拥护阿里不哥为汗，企图以秦蜀之地响应。忽必烈遣廉希宪为京兆等路宣抚使，急驰赴任，杀刘太平、霍鲁海和四川军中附阿里不哥的将领。不久，诸王合丹、汪良臣等合军，击败浑都海和逾漠南下应援的阿蓝答儿，于是完全控制了关陇川蜀地区。同时，忽必烈亲自率师北征，前锋移相哥败阿里不哥军，迫使他退守吉利吉思。次年秋，阿里不哥又移师东还，袭败移相哥，大举南进，与忽必烈激战于昔木土脑儿，双方死伤相当，各自退兵。因忽必烈切断了汉地对漠北的物资供应，阿里不哥陷于窘境，便派阿鲁忽（察合台孙）前往主持察合台兀鲁思。但阿鲁忽取得汗位后，拒绝向阿里不哥提供物资，并扣留其使者，于是阿里不哥举兵西击阿鲁忽，残破亦列河（伊犁河）流域。至元元年（1264），阿里不哥众叛亲离，势穷力竭，向忽必烈投降。至此，忽必烈终于控制了岭北局势，并将势力伸入畏兀儿地区。
忽必烈在与阿里不哥争位战争之初，即已承认旭烈兀对阿姆河以西土地的统治权，原来由大汗直接领有的波斯诸地遂变为大汗的宗藩伊利汗国。伊利汗国与立国于钦察草原的术赤后王之间又为领土争端爆发了长期战争。大蒙古国分裂了。
中原汉地成为忽必烈政权的重心，他顺应时势，全面推行“汉法”，改革蒙古统治者对汉地的统治方式。1262年，山东行省大都督李璮趁北边有战事，结宋为外援，占据济南，并企图策动华北各地诸侯响应。忽必烈调集重兵围攻济南，七月城破，李璮被杀。忽必烈因势利导，罢世侯，置牧守，分民、兵之治，废州郡官世袭，行迁转法。由于中原各地数十年专制一方的大小诸侯的势力受到限制和削弱，中央集权获得加强。中统、至元之初，元廷博采汉族士大夫建议，遵循中原传统制度，同时也采取了充分保障蒙古统治者特殊权益的各种措施，大体奠定了元朝一代政制的规模。中统四年（1263），以开平为上都。至元元年，升燕京为中都。四年，始于中都旧城东北建造新城。至元八年十一月，诏告天下，正式建国号大元。九年，升中都为大都。
北方政局稳定后，忽必烈决定采用南宋降将刘整建议，先拔襄阳，浮汉水入长江，进取南宋。至元五年（1268），命阿术、刘整督师，围困隔汉水相望的襄、樊重镇，襄樊军民拒守孤城达六年。至元十年初，元军攻下樊城，襄阳守帅吕文焕出降。次年六月，忽必烈命伯颜督诸军，分两路大举南进。左军由合答节度，以刘整为前锋，由淮西出师。伯颜本人与阿术领右军主力，九月，自襄阳出发，沿汉水入长江；同时，命董文炳自淮西正阳南逼安庆，以为呼应。十二月，元水师入长江，克宋江防要塞阳逻堡。宋汉鄂舟师统帅夏贵遁，汉阳、鄂州宋军降。伯颜分兵留阿里海牙经略荆湖，自领水陆大军顺流而东，以吕文焕为前锋。宋沿江诸帅多为吕氏旧部，皆不战而降。十二年二月，贾似道被迫督诸路精兵，抵御元军。这时，他仍企图奉币称臣议和，被伯颜拒绝，只好在池州下游丁家洲勉强与元军会战。因宋军内部不和，一触即溃。同年秋，伯颜从建康（今江苏南京）、镇江一线分兵三路趋宋都临安（今浙江杭州）。十三年正月，宋幼帝赵㬎上表降元，宋亡。十六年，元军完全占领四川，又追灭南宋卫王于崖山，完成了全国的统一。元朝的统一，结束了自唐末藩镇割据以来国内的南北对峙、五六个民族政权长期并存的分裂和战乱局面，推动了多民族统一国家的巩固和发展。
灭宋后，忽必烈对邻近诸国发动了一系列的战争。至元十一年（1274），侵日军无功而还。十八年，又分两路进攻日本，由唆都率蒙古、汉军、高丽军从高丽东渡对马海峡，范文虎率新附军（元政府收编的南宋军队）从庆元（今浙江宁波）浮海北进。元军在日本鹰岛遇飓风，战船多坏，将卒溺死者众，又遭日军掩杀，几乎全军覆没。十九年，遣唆都从广州渡海攻占城（印度支那古国，位于中南半岛东南沿海地带），连战逾年。二十一年至二十二年，镇南王脱欢（忽必烈子）发兵侵安南（今越南北部），命唆都从占城北上助战，南北夹攻。安南王撤离都城，其主力走匿山林，避免与元军决战；待元军疲惫，又出而攻扰。五月，脱欢因暑雨不止、瘟疫流行，被迫退师。唆都战死。二十年、二十三年，元兵两次从云南出侵缅国（今缅甸），二十四年，进至蒲甘，迫缅国定岁贡方物后退回。同年再侵安南，次年以粮尽师老北还。二十九年十二月，史弼、亦黑迷失、高兴从泉州起航出侵爪哇（今印度尼西亚爪哇岛）。爪哇统治者降元，并请元军助讨其敌国葛郎，打败葛郎王以后复举兵拒元，元军力竭退师。
从攻南宋以来，连年战争，加以宫廷廪禄、宗藩岁赐，都需要巨额经费来支持。忽必烈急于解决国用不足的问题，因而日益信用以“理财助国”邀宠的大臣阿合马、卢世荣、桑哥等人主持国政。至元七年至九年、二十四年至二十八年间，两次设尚书省综理财用。尚书省的理财政策主要包括：增加税收，兴铁冶，铸农器官卖，“括勘”（追还被私人、寺院夺占的南宋公田，起征田赋），“理算”（追征各地历年积欠的钱粮），变更钞法等，使国家的收入显著增加。但由于吏治腐败，专注搜刮，流于横征暴敛，成为阻碍社会经济发展的重要原因之一。同时，为了对外战争，打造东征海船，沿海和江南地区徭役征发日益加重。人民不堪沉重的封建剥削与压迫，纷纷起义。至元二十年，江南各族人民起义凡两百余起，二十六年更增至四百余起。在这前后，爆发了广州欧南喜、黎德和福建黄华、钟明亮等人领导的几次规模较大的起义。
至元初年，忽必烈巩固对中原汉地的统治后，立即着手恢复大汗对西道诸王的政治控制。他诏令窝阔台后王海都入觐，把察合台系诸王八剌从朝廷派回察合台兀鲁思，控制当地局势。海都拒不入朝，至元五年，在按台山挑起兵端。返回中亚夺得察合台兀鲁思汗位的八剌也为争夺斡端（新疆和田）与元朝开战。六年，海都、八剌和术赤后王忙哥帖木儿在答剌速河谷举行忽里台，划分各自在中亚草原的势力范围及河中农耕区的财赋收入，联合反对大汗和伊利汗阿八哈。至元八年，忽必烈命皇子北平王那木罕出镇阿力麻里。此后，元政府采取置驿、遣使安抚、设畏兀儿断事官等措施，不断加强对天山南北的统治，企图相机西进。十三年，那木罕所部宗王昔里吉（蒙哥子）等叛，械系那木罕与安童，逾按台山占领吉利吉思，并于次年分道东进。八月，伯颜率元军破昔里吉于鄂尔浑河。战事延续五年之久，元军虽收复岭北，海都在畏兀儿之西的势力却迅速发展起来。二十二年，海都拥立的察合台兀鲁思汗笃哇（八剌子）围畏兀儿都城火州，大掠后退兵，以后又连续进犯畏兀儿地区。二十四年，东道诸王以斡赤斤后王乃颜为首，又在辽东叛乱。忽必烈亲征，败叛军主力，擒乃颜。次年，诸王合丹等复叛，被元军击溃东逃，数年后败亡。二十五年，海都、笃哇举兵东犯，二十六年春，掠称海，至杭海山，击败镇边宗王那木罕以及甘麻剌（忽必烈孙），进据和林。忽必烈最后一次率军亲征，复和林，留伯颜镇守。至元之末，元政府已明显地收缩了天山南部的防线，而在岭北却顺利地将海都逐过按台山，牢固地掌握了祖宗“肇基之地”。
13世纪泥金写本：敌对的两个蒙古部落在战斗
至元三十一年正月，忽必烈在大都去世，庙号世祖。皇太子真金先死，其子铁穆耳受皇太子宝，抚军于漠北，闻报赶回上都，大会诸王宗亲，四月即位，是为成宗。元贞二年（1296）秋，西北诸王药木忽儿（阿里不哥子）、兀鲁思不花（蒙哥孙）粮匮厌乱，归投元廷。成宗得讯，遣土土哈载粮西迎。从大德元年（1297）至四年，元军与海都、笃哇在北边屡次交锋。五年，海都、笃哇东逾按台山，下营于铁坚古山。皇侄海山与大将床兀儿、晋王甘麻剌、太师月赤察儿合力苦战。海都先胜后败，受伤后与笃哇退出岭北，在这年秋冬之间病死。
元成宗铁穆耳称帝前长年在北边带兵，即位五年多，对六部官员尚“未知其人为谁”。但他委政于世祖旧臣完泽、不忽木、哈剌哈孙等人，罢征日本、安南之役，内政以奉行忽必烈成规为务，国家相对安定，因而被称为守成之君。这时对诸王宗亲的赐予为数日巨，一年修佛事五百余次，加上战争开支，国用匮乏，岁入不足，一再借支钞本，财政方面始终未摆脱慢性危机。大德五年，元廷派刘深出侵西南八百媳妇（今泰国北部等地）。元军沿途骚扰，道出顺元（今贵州贵阳），向当地少数民族征发丁役，勒索金钱和马匹。土官宋隆济和女土官蛇节举兵围刘深于穷谷，云南行省东部人民皆起而响应。十一月，诏刘国杰往镇。七年春，蛇节、宋隆济先后被俘杀，南征之师亦罢。
大德七年，笃哇和海都之子、窝阔台兀鲁思汗察八儿遣使请息兵，“通一家之好”。八年，元廷与笃哇、察八儿约和，各遣使臣偕往伊利汗朝宣谕和平。大汗虽完整地保有岭北行省，但被迫承认了察合台兀鲁思控制哈密力（哈密）以西地区的事实。此后除延祐年间曾与察合台兀鲁思发生一次战争外，终元之世，西北边地大体上安定无事。
成宗晚年连年患病，皇后卜鲁罕掌权。大德十一年初成宗卒，因皇太子早死无后，卜鲁罕与左丞相阿忽台等人相结，图谋立镇守河西、拥兵十五万的安西王阿难答为帝，定于三月三日举事。右丞相哈剌哈孙则秘密遣使北迎出镇朔漠的怀宁王海山，南迎被卜鲁罕排挤出京的海山母弟爱育黎拔力八达。爱育黎拔力八达母子先至大都，立即派李孟与哈剌哈孙秘密定议。三月二日，爱育黎拔力八达率卫士入宫，诱执阿难答，诛阿忽台等，奉御玺北迎海山。五月，海山至上都，大会诸王，处死卜鲁罕、阿难答，即帝位，是为武宗。次月，下诏立爱育黎拔力八达为皇太子。海山长年抚军北方，昧于政事，即位后斥去世祖旧臣哈剌哈孙，对中书省进行大改组，几乎全部改任自己的亲信，政令失当，朝政紊乱。国家的用人制度和财政制度都被破坏。即位仅三个月，近臣获得高官厚禄的约达九百人。为广示恩宠，“遥授”职衔，名爵冒滥，冗员充斥。世祖时枢密大臣六员，这时增至三十二员。滥赏泛赐和建寺修佛事比前代更加没有节制。残酷的剥削加上连年天灾，农民破产流亡，仅江浙一省流民已达一百三十多万。为弥补国家财政亏空，至大二年（1309），诏乞台普济、乐实、三宝奴等立尚书省敛财，变更钞法；税课以大德末旧额为率，增收三成以上。
至大四年正月，武宗卒。爱育黎拔力八达由东宫入总大政，罢尚书省，杀乐实、三宝奴。五月，即位于大都，是为仁宗。他受教于名士李孟十余年，受汉文化影响较深，积极采取措施，力图改革朝政和吏治。如：严禁近侍擅传圣旨；由朝廷派官任投下份地达鲁花赤，降诸王投下所任命者为副达鲁花赤；规定吏员入官只能升至从七品，并于皇庆二年（1313）下诏，恢复自宋亡以后中断了几十年的科举取士制度；延祐初，元廷还派人检括河南、江西、江浙等地漏隐田土，核实税入。但由于官吏奉行过当，延祐经理变成对百姓的巧取豪夺，江西受害尤甚。延祐二年（1315）四月，宁都蔡五九举众起义。元廷调两省兵力镇压，九月，蔡五九兵溃被杀。仁宗对母后答己奉命惟谨，答己得肆意干预朝政，擢升贪奸不法的私党铁木迭儿为中书省右丞相，势倾朝野。仁宗对宗戚勋旧过于软弱，在诸王压力下不断让步。他还背毁传位给武宗子嗣的誓约，诱逼武宗长子和世㻋出京就藩，在答己和铁木迭儿参与下立己子硕德八剌为皇太子，从而引起海山旧部和一部分反对政治改革的蒙古贵族的不满，也导致仁宗本人对答己及其党羽的妥协。由于这些原因，仁宗后期，改革实际上中止了。
延祐经理
元仁宗延祐年间在江南地区查勘田粮的行动。经理，即查核田土顷亩、理算租税钱粮。延祐元年（1314），为检括漏隐田产，追征税赋，增加财源，元仁宗采纳章闾的建议，分别派章闾、你咱马丁、陈士英等往江浙、江西、河南三省经理，由于各级官吏贪刻，且与地方富豪互相勾结，延祐经理成了流毒三省的一项暴政。各地相继起义，虽被镇压，但仁宗也被迫下诏免去部分新税。但实际上，许多地方都以这次经理确定的田土亩积登入籍册，作为征收赋税的依据。
延祐七年正月，仁宗卒。铁木迭儿先已罢职，答己下旨复任为中书右丞相，大肆更换省官，将私党调进中书省，矫命杀害仁宗时参劾过他的前中书平章萧拜住等人。三月，硕德八剌继帝位，即英宗。英宗刚毅而思有作为，答己当初以为他柔懦易制，所以立为皇太子，此时深为后悔。五月，答己幸臣失列门等谋废立事泄，英宗将他们尽加诛杀，以木华黎后裔拜住为中书左丞相。至治二年（1322）秋，铁木迭儿和答己相继病死。英宗摆脱掣肘，专任拜住，锐意于改革。朝廷召集有治国经验的退职老臣，优其禄秩，使议事中书；行助役法，民田百亩抽三，以岁入助役；正式颁行《大元通制》，督责各级官吏遵循国家的政制法规，改变政令不一、罪同罚异的混乱现象；裁罢冗职，节省浮费，减免赋役，以舒农力。这时，拜住揭发了铁木迭儿生前贪赃巨万的旧案，追夺其官爵封赠，籍其家。时铁木迭儿党羽御史大夫铁失兼典左、右阿速卫亲军，遂与心怀不满的蒙古宗戚密谋，欲刺杀英宗，并与抚军漠北的晋王也孙铁木儿（甘麻剌子）联络，相约事成后推他为帝。至治三年八月，英宗自上都南归，驻跸南坡（内蒙古正蓝旗东北）。铁失等以阿速卫为外应，入皇帝行帐，杀拜住，弑英宗，并于当夜驰回大都，收封省部印信，遣使奉玉玺至漠北晋王镇所。九月，也孙铁木儿在漠北即位，次年改元泰定，史称泰定帝。
泰定帝在位五年。在他统治时期，元廷对贵族赐予益奢，兴役造作益多，国家财源已呈枯竭，吏治更加腐败。致和元年（1328）七月，他病死于上都。八月，留守大都的武宗亲信燕铁木儿（床兀儿子）凭借所掌怯薛发动兵变，控制大都，遣使迎武宗次子图帖睦尔入京。同月，梁王王禅（泰定帝侄）、丞相倒剌沙奉泰定帝年幼的皇太子阿剌吉八即位于上都，改元天顺，分诸道进攻大都。这时，图帖睦尔已从藩所江陵北上，武宗藩邸旧臣、河南平章政事蔑里乞氏伯颜邀截经河南北解的国赋以为军资，亲自带兵护送图帖睦尔至大都。九月，图帖睦尔即位于大都，改元天历，并宣布待长兄和世㻋归自北边将立即让位。而辽东、关陕、川蜀等地先后起兵响应上都。两都之战发展成为大规模内战。大都政权控制了财赋所从出的南方各省，实力占据优势。十月，大都所部军乘上都守备空虚，从辽东出兵，袭围之。倒剌沙以城降，被诛。阿剌吉八不知去向。王禅兵败被俘后赐死。图帖睦尔遣使迎异母兄和世㻋于北边。天历二年（1329）正月，和世㻋受朔漠诸王奉戴，在和林北即帝位，是为明宗，随即启程南返。三月，燕铁木儿奉玺北迎明宗。明宗虽宣布凡图帖睦尔所用百官并仍其旧，却擢拔不少亲信入省、院、台供职；他的从官中有些人对燕铁木儿“不为之礼”。这就使一心想专任独署的燕铁木儿深怀怨惧。八月，明宗和自大都出迎的图帖睦尔会于旺忽察都之地（今河北张北）。仅数日，明宗中毒暴死。燕铁木儿立即带着帝玺偕图帖睦尔急驰上都。八月中，图帖睦尔再次即皇帝位于上都，是为文宗。
元文宗图帖睦尔复位后，遍赏天历之初为其效命的阿速军士，以燕铁木儿独任丞相，总裁天下事，甚至亲祭燕铁木儿生祠。元廷严厉地镇压了企图以明宗太子为名发动政变的蒙古贵族，又动用数省兵力，历时一年，平定了驻在云南的蒙古诸王叛乱。这时燕铁木儿的威焰权势远远超出了在他之前的任何一个元朝权相，以致他的儿子唐其势扬言“天下本我家之天下”。文宗受制于燕铁木儿之时，元朝国势日趋衰微，处于迅速腐化之中的统治阶级在政治上已难以振作。尽管文宗本人对中原封建文化比较熟悉和了解，所能做的不过是用“文治”来粉饰危机日益加深的统治。文宗初即位，就建立奎章阁，集儒臣于阁中备顾问；又置艺文监，以蒙古语翻译儒书，刊刻经籍。至顺二年（1331），敕编《经世大典》书成。该书由赵世延、虞集先后主持修纂，是记录元朝一代制度故事的珍贵文献。
至顺三年八月，文宗卒，临危遗诏立明宗之子为帝。燕铁木儿利于立幼，于同年十月拥明宗次子懿璘质班为帝，是为宁宗。宁宗逾月而卒，时年七岁。燕铁木儿在文宗后坚持下，被迫把被文宗放逐于静江（治今广西桂林）的明宗长子妥欢贴睦尔迎入京都，但迁延数月不肯立君。直到他因纵欲过度而死，妥欢贴睦尔才得在至顺四年六月即位于上都，史称顺帝。
元朝末年，吏治腐败，财政破产，军备废弛。燕铁木儿死后，伯颜独秉国政，政治势力迅速扩大。中书省、枢密院官员大都出其门下，每罢朝，一拥而退，朝廷为之一空。他一次所受赐田多达五千顷。大批蒙古贵族、官僚通过受赐、占夺等方式转化为大土地所有者。汉族地主也大肆兼并土地。广大农民在沉重的封建负担下丧失土地，破产流亡。伯颜当权时，中原连年灾荒，人口存亡相半，朝廷竟不加救济。官吏勒索、贿赂公行，民间将他们与“贼”一样看待。后至元间（1335～1340），广东朱光卿、河南棒胡、四川韩法师、福建李志甫、江西彭莹玉及周子旺等相继举众起义；东北、西北、湖广各族人民也起兵反元。以伯颜为代表的一部分蒙古贵族，企图用加剧民族压迫的政策来镇压以汉族人民为主体的反元斗争。忽必烈在位时，就将全国居民按种族、地域分为四等，对汉人，尤其是南人中的平民加以各种防范压抑。这时，伯颜继废止科举之后进一步下令禁止汉人、南人学蒙古、色目文字，以阻塞他们的仕途；并扬言要杀张、王、刘、李、赵五姓汉人。伯颜还企图废顺帝另立。他的所作所为使当时的社会危机更加深刻。至元六年，伯颜侄脱脱得到顺帝支持，乘伯颜出外行猎，将他贬黜。顺帝起用脱脱当政，次年，改元至正，宣布“更化”，恢复科举取士，开马禁，减盐额，修辽、金、宋三史，政治一度较为清明。至脱脱第二次出任中书右丞相时，国库空虚，灾荒频仍，为解救危机，他变更钞法，勒黄河回故道以拯治河患，在京畿附近营田，募人佃种以救北方粮荒。但这些都未能缓和已全面激化的社会矛盾，而开河、变钞直接催发了轰轰烈烈的元末农民大起义。
四等人制
元朝法定的民族等级制度。金朝任用掌管兵权、钱谷的官吏，即按民族规定了先女真、次渤海、次契丹、次汉儿四等级顺序。元代，蒙古贵族为保持自己的特权地位和维护自己的统治，根据民族和被征服的先后分人为四等：第一等蒙古人为元朝的“国族”，蒙古统治者称之为“自家骨肉”。第二等为色目人，概指除蒙古以外的西北各族、西域以至欧洲各族人。第三等为汉人（又称汉儿），概指淮河以北原金朝境内的汉族和契丹、女真等族，以及较早为蒙古征服的云南、四川两省人。高丽人也属于这一等。第四等为南人（又称蛮子、囊加歹、新附人），指最后为元朝征服的原南宋境内（元江浙、江西、湖广三行省和河南行省南部）各族。元朝统治者实行四等人制，在任用官吏、法律地位等方面都是不平等的，且对汉人、南人进行严密的军事防制，最终使元朝的社会矛盾更加复杂、尖锐，从而加速了元朝的灭亡。