元王朝的建立
1260年三月，元世祖忽必烈在開平召集忽里台，即大汗位，建元中統，任用漢地士人，建立起中書省、十路宣撫司以及負責中原漢地政務的燕京行中書省等行政機構，鞏固了在中原地區的統治地位。阿里不哥也在漠北召開忽里台，稱汗，據有漠北地區。駐軍六盤山的蒙古軍主帥渾都海、奉蒙哥命主管陝西政務的劉太平，以及四川蒙古軍的一些將領，擁護阿里不哥為汗，企圖以秦蜀之地響應。忽必烈遣廉希憲為京兆等路宣撫使，急馳赴任，殺劉太平、霍魯海和四川軍中附阿里不哥的將領。不久，諸王合丹、汪良臣等合軍，擊敗渾都海和逾漠南下應援的阿藍答兒，於是完全控制了關隴川蜀地區。同時，忽必烈親自率師北征，前鋒移相哥敗阿里不哥軍，迫使他退守吉利吉思。次年秋，阿里不哥又移師東還，襲敗移相哥，大舉南進，與忽必烈激戰於昔木土腦兒，雙方死傷相當，各自退兵。因忽必烈切斷了漢地對漠北的物資供應，阿里不哥陷於窘境，便派阿魯忽（察合台孫）前往主持察合台兀魯思。但阿魯忽取得汗位後，拒絕向阿里不哥提供物資，並扣留其使者，於是阿里不哥舉兵西擊阿魯忽，殘破亦列河（伊犁河）流域。至元元年（1264），阿里不哥眾叛親離，勢窮力竭，向忽必烈投降。至此，忽必烈終於控制了嶺北局勢，並將勢力伸入畏兀兒地區。
忽必烈在與阿里不哥爭位戰爭之初，即已承認旭烈兀對阿姆河以西土地的統治權，原來由大汗直接領有的波斯諸地遂變為大汗的宗藩伊利汗國。伊利汗國與立國於欽察草原的朮赤後王之間又為領土爭端爆發了長期戰爭。大蒙古國分裂了。
中原漢地成為忽必烈政權的重心，他順應時勢，全面推行「漢法」，改革蒙古統治者對漢地的統治方式。1262年，山東行省大都督李璮趁北邊有戰事，結宋為外援，佔據濟南，並企圖策動華北各地諸侯響應。忽必烈調集重兵圍攻濟南，七月城破，李璮被殺。忽必烈因勢利導，罷世侯，置牧守，分民、兵之治，廢州郡官世襲，行遷轉法。由於中原各地數十年專制一方的大小諸侯的勢力受到限制和削弱，中央集權獲得加強。中統、至元之初，元廷博採漢族士大夫建議，遵循中原傳統制度，同時也採取了充分保障蒙古統治者特殊權益的各種措施，大體奠定了元朝一代政制的規模。中統四年（1263），以開平為上都。至元元年，升燕京為中都。四年，始於中都舊城東北建造新城。至元八年十一月，詔告天下，正式建國號大元。九年，升中都為大都 。
統一全國
北方政局穩定後，忽必烈決定採用南宋降將劉整建議，先拔襄陽，浮漢水入長江，進取南宋。至元五年（1268），命阿術、劉整督師，圍困隔漢水相望的襄、樊重鎮，襄樊軍民拒守孤城達六年。至元十年初，元軍攻下樊城，襄陽守帥呂文煥出降。次年六月，忽必烈命伯顏督諸軍，分兩路大舉南進。左軍由合答節度，以劉整為前鋒，由淮西出師。伯顏本人與阿術領右軍主力，九月，自襄陽出發，沿漢水入長江；同時，命董文炳自淮西正陽南逼安慶，以為呼應。十二月，元水師入長江，克宋江防要塞陽邏堡。宋漢鄂舟師統帥夏貴遁，漢陽、鄂州宋軍降。伯顏分兵留阿里海牙經略荊湖，自領水陸大軍順流而東，以呂文煥為前鋒。宋沿江諸帥多為呂氏舊部，皆不戰而降。十二年二月，賈似道被迫督諸路精兵，抵禦元軍。這時，他仍企圖奉幣稱臣議和，被伯顏拒絕，只好在池州下游丁家洲勉強與元軍會戰。因宋軍內部不和，一觸即潰。同年秋，伯顏從建康（今江蘇南京）、鎮江一線分兵三路趨宋都臨安（今浙江杭州）。十三年正月，宋幼帝趙㬎上表降元，宋亡。十六年，元軍完全佔領四川，又追滅南宋衛王於崖山，完成了全國的統一。元朝的統一，結束了自唐末藩鎮割據以來國內的南北對峙、五六個民族政權長期並存的分裂和戰亂局面，推動了多民族統一國家的鞏固和發展。
遠征海外
滅宋後，忽必烈對鄰近諸國發動了一系列的戰爭。至元十一年（1274），侵日軍無功而還。十八年，又分兩路進攻日本，由唆都率蒙古、漢軍、高麗軍從高麗東渡對馬海峽，范文虎率新附軍（元政府收編的南宋軍隊）從慶元（今浙江寧波）浮海北進。元軍在日本鷹島遇颶風，戰船多壞，將卒溺死者眾，又遭日軍掩殺，幾乎全軍覆沒。十九年，遣唆都從廣州渡海攻佔城（印度支那古國，位於中南半島東南沿海地帶），連戰逾年。二十一年至二十二年，鎮南王脫歡（忽必烈子）發兵侵安南（今越南北部），命唆都從占城北上助戰，南北夾攻。安南王撤離都城，其主力走匿山林，避免與元軍決戰；待元軍疲憊，又出而攻擾。五月，脫歡因暑雨不止、瘟疫流行，被迫退師。唆都戰死。二十年、二十三年，元兵兩次從雲南出侵緬國（今緬甸），二十四年，進至蒲甘，迫緬國定歲貢方物後退回。同年再侵安南，次年以糧盡師老北還。二十九年十二月，史弼、亦黑迷失、高興從泉州起航出侵爪哇（今印度尼西亞爪哇島）。爪哇統治者降元，並請元軍助討其敵國葛郎，打敗葛郎王以後復舉兵拒元，元軍力竭退師。
各族人民的反抗鬥爭
從攻南宋以來，連年戰爭，加以宮廷廩祿、宗藩歲賜，都需要巨額經費來支持。忽必烈急於解決國用不足的問題，因而日益信用以「理財助國」邀寵的大臣阿合馬、盧世榮、桑哥等人主持國政。至元七年至九年、二十四年至二十八年間，兩次設尚書省綜理財用。尚書省的理財政策主要包括：增加稅收，興鐵冶，鑄農器官賣，「括勘」（追還被私人、寺院奪占的南宋公田，起征田賦），「理算」（追征各地歷年積欠的錢糧），變更鈔法等，使國家的收入顯著增加。但由於吏治腐敗，專註搜刮，流於橫徵暴斂，成為阻礙社會經濟發展的重要原因之一。同時，為了對外戰爭，打造東征海船，沿海和江南地區徭役徵發日益加重。人民不堪沉重的封建剝削與壓迫，紛紛起義。至元二十年，江南各族人民起義凡兩百餘起，二十六年更增至四百餘起。在這前後，爆發了廣州歐南喜、黎德和福建黃華、鍾明亮等人領導的幾次規模較大的起義。
與北方諸王之戰
至元初年，忽必烈鞏固對中原漢地的統治後，立即著手恢複大汗對西道諸王的政治控制。他詔令窩闊台後王海都入覲，把察合台系諸王八剌從朝廷派回察合台兀魯思，控制當地局勢。海都拒不入朝，至元五年，在按台山挑起兵端。返回中亞奪得察合台兀魯思汗位的八剌也為爭奪斡端（新疆和田）與元朝開戰。六年，海都、八剌和朮赤後王忙哥帖木兒在答剌速河谷舉行忽里台，劃分各自在中亞草原的勢力範圍及河中農耕區的財賦收入，聯合反對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鎮阿力麻里。此後，元政府採取置驛、遣使安撫、設畏兀兒斷事官等措施，不斷加強對天山南北的統治，企圖相機西進。十三年，那木罕所部宗王昔里吉（蒙哥子）等叛，械繫那木罕與安童，逾按台山佔領吉利吉思，並於次年分道東進。八月，伯顏率元軍破昔里吉於鄂爾渾河。戰事延續五年之久，元軍雖收復嶺北，海都在畏兀兒之西的勢力卻迅速發展起來。二十二年，海都擁立的察合台兀魯思汗篤哇（八剌子）圍畏兀兒都城火州，大掠後退兵，以後又連續進犯畏兀兒地區。二十四年，東道諸王以斡赤斤後王乃顏為首，又在遼東叛亂。忽必烈親征，敗叛軍主力，擒乃顏。次年，諸王合丹等復叛，被元軍擊潰東逃，數年後敗亡。二十五年，海都、篤哇舉兵東犯，二十六年春，掠稱海，至杭海山，擊敗鎮邊宗王那木罕以及甘麻剌（忽必烈孫），進據和林。忽必烈最後一次率軍親征，復和林，留伯顏鎮守。至元之末，元政府已明顯地收縮了天山南部的防線，而在嶺北卻順利地將海都逐過按台山，牢固地掌握了祖宗「肇基之地」。
至元三十一年正月，忽必烈在大都去世，廟號世祖。皇太子真金先死，其子鐵穆耳受皇太子寶，撫軍於漠北，聞報趕回上都，大會諸王宗親，四月即位，是為成宗。元貞二年（1296）秋，西北諸王葯木忽兒（阿里不哥子）、兀魯思不花（蒙哥孫）糧匱厭亂，歸投元廷。成宗得訊，遣土土哈載糧西迎。從大德元年（1297）至四年，元軍與海都、篤哇在北邊屢次交鋒。五年，海都、篤哇東逾按台山，下營於鐵堅古山。皇侄海山與大將床兀兒、晉王甘麻剌、太師月赤察兒合力苦戰。海都先勝後敗，受傷後與篤哇退出嶺北，在這年秋冬之間病死。
成宗「守成」
元成宗鐵穆耳稱帝前長年在北邊帶兵，即位五年多，對六部官員尚「未知其人為誰」。但他委政於世祖舊臣完澤、不忽木、哈剌哈孫等人，罷征日本、安南之役，內政以奉行忽必烈成規為務，國家相對安定，因而被稱為守成之君。這時對諸王宗親的賜予為數日巨，一年修佛事五百餘次，加上戰爭開支，國用匱乏，歲入不足，一再借支鈔本，財政方面始終未擺脫慢性危機。大德五年，元廷派劉深出侵西南八百媳婦（今泰國北部等地）。