以書法之筆入畫，追求筆墨情韻的時尚，使元代山水畫的面貌發生了轉折性的變化。中國山水畫又進入了一個新階段。元初的趙孟頫在這種變革中起了重要作用。
趙孟頫(公元1254—1322年)字子昂，號松雪，江蘇吳興人，是宋高祖趙匡胤11世孫。宋亡後居家自力於學。後來有人將他推薦給元世祖忽必烈，受到格外器重，官居一品。忽必烈死後，他感到漢族官員受到排擠，便引退南歸。居官期間，曾提出過一系列緩和民族矛盾、發展漢民族文化的建議。在藝術上他是個多才多藝的書畫家，山水、人物、鞍馬、花竹和書法樣樣精通。在他的影響下，妻子管道升以畫竹聞名，弟孟吁畫人物花鳥甚佳。子仲穆、仲光，孫趙鳳、趙麟，外孫王蒙等都是著名的畫家。
在繪畫理論上，趙孟頫主張「書畫同源」。例如，在《秀石疏林圖》後題：「石如飛白木如籀〔zhou咒〕，寫竹還於八法通；若也有人能會此，方知書畫本來同。」意思是說，畫石頭用飛白筆法，畫樹木用篆書筆法，畫好竹子要精通八種基本筆劃的寫法。能做到這些，就會明白書法用筆和繪畫用筆的原理是相通的。因此積極倡導將書法中的中鋒、側鋒，運筆的疾徐、順逆、轉折、頓挫等方法，融入繪畫。「書畫同源」還有一層意思是，優秀的書法作品，都反映了書家的學識、修養、人品等內在素質。繪畫也不應把形似看成唯一的目的，更重要的是通過筆墨韻味來表現畫家的學識、品格和思想感情。這種理論促使文人畫家，更加有意識地去追求筆墨情趣，進而豐富和發展了山水畫的表現方法，並促成了個人風格的多樣化。趙孟頫的另一主張是，提倡作畫要「存古意」。他反對用筆纖細、設色濃艷、風格柔媚的南宋院體畫風，要求作畫力追唐、五代、北宋遺風，並在創作實踐中身體力行。明人董其昌評論趙孟頫的畫是：「有唐人之致去其纖，有北宋之雄去其獷。」他的藝術主張和畫風在元代畫壇乃至明、清兩代產生了深刻的影響。
趙孟頫的作品有兩個特點，一為工整，一為疏放。工整縝密畫風的代表作是《秋郊飲馬圖》。此圖高26.4厘米，橫100厘米，現藏北京故宮博物院。描繪的是在秋日郊野牧馬的情景。近景畫一灣清澈的湖水，岸邊的秋林中走來一群駿馬。中景是遼闊的原野。遠處還有疏林坡岸依稀可見。畫中近、中、遠景層次分明，樹木、馬匹、人物比例得當，有深遠的空間感。《秋郊飲馬圖》繼承了唐、宋繪畫傳統，用線圓潤細勁，但又富於變化。設色秀麗、典雅，細節描繪具體入微，但整體效果卻簡括而靜穆，有古樸博大的氣魄。
最能體現趙孟頫繪畫水平的是山水畫。例如《鵲華秋色圖》、《水村圖》、《重江疊嶂圖》等。其中《鵲華秋色圖》是他疏放畫風的代表作。此圖高28.4厘米，橫93.2厘米，現藏台北故宮博物院。描繪的是今山東境內鵲山和華不注兩座山秋天的風光。鵲山緩緩隆起形如草帽；華不注山平地拔起，直立峻峭。兩山之間是平坦的原野。疏落的秋林，掩映著數間茅舍，河灘上還有張網的漁人。景色平靜淡薄，其中樹木山石、坡岸葦草，不像宋畫那樣追求形似和質感，而是用瀟洒、鬆動、乾濕相間之筆寫出，別具一種清幽淡遠的韻味。
趙孟頫雖然極力提倡以書筆入畫和向古代繪畫學習，但他並沒有忘記觀察對象，師法自然。他曾說：「久知圖畫非兒戲，到處雲山是吾師。」正是這種認真觀察，深入體驗的精神才使他獲得了巨大成就。
受趙孟頫的直接影響，在山水畫方面宗法董、巨，融化李成，成就最高的元代畫家，當數黃公望、吳鎮、倪瓚、王蒙。他們被後人稱為「元四家」。
黃公望(公元1269—1354年)江蘇常熟人。本姓陸，名堅。因父母早逝，過繼給黃氏老人為義子。當時黃氏年已90，查德子嗣，喜出望外，給他起名曰黃公望，字子久，以諧「黃公望子久矣」的意思。黃公望自幼聰慧，勤於學習。成年後，曾作過察院文吏和徵收田糧一類的小官，後來受累於「權豪」們貪污舞弊，被誣入獄。出獄後改號「大痴」，再無意於功名，遂放浪江湖。50歲左右才專心從事山水畫創作，至90多歲高齡，仍不輟筆，終於形成自己的風格。他的作品有《九峰雪霽圖》、《江山覽勝圖》、《快雪時晴圖》、《富春大嶺圖》、《仙山圖》、《秋山無盡圖》等。最著名的是《富春山居圖》。
《富春山居圖》高33厘米，橫636.9厘米，是一幅描繪浙西富春江一帶景色的長卷。展卷望去，峰巒坡石、秋水疏林，綿延起伏，間有村落、亭台、漁舟、小橋。飛泉直下，溪流涓涓，淺灘逶迤，山路彎彎。江水浩淼，蒼山幽遠。面對畫卷，猶如坐在小船上逆富春江而上，在移動中觀看青山綠水，每觀每異，令人應接不暇。
畫家何以能夠創造出如此優美的意境呢？據說，黃公望晚年喜愛浙西美麗的自然風光，曾在富春江邊的山坡上，造了一座房子，自稱「小洞天」，並在這裡住了好幾年。《富春山居圖》便是在此期間完成的。據畫家自己記述，此圖從他79歲時開始創作，「三四載未得完備」。他經常帶著紙筆，深入山水之間體味大自然的奧妙，有時「終日只在荒山亂石叢木深筱〔xiao小〕中坐，意態匆匆，不測其所為」。其實他是在領略山水四時、朝暮之變幻，每遇得意之景，興之所至，便從衣袖中掏出紙筆，畫在紙上。所以黃公望的山水畫「沉鬱變化，幾與造化爭神奇」。從畫法上看，《富春山居圖》也別具一格。以水墨淺絳為主，用乾濕兼有的披麻皴，山頂多礬石，秀逸、古拙、溫潤、蒼莽。同代畫家倪瓚題黃公望的畫說：「大痴畫格超凡俗，咫尺關河千里遙。」說他的《富春山居圖》筆墨洒脫而空靈，就像王羲之的《蘭亭序》 一樣「聖而神矣」。
這件「聖而神」的名作，幾百年來輾轉收藏，經歷不凡，曾險些葬身火海。原來，到明朝末年，此畫被吳洪裕所得，珍愛備至。吳氏臨死前竟令人將它燒掉殉葬。當這件傳世佳作被投入火盆時，吳氏即將瞑目，其侄吳靜庵從烈焰中將它搶救出來。從此，它被截為兩段。後一大段於乾隆十一年(公元1746年)流入清宮，現收藏於台北故宮博物院。前一小段流落民間，現藏於浙江省博物館。
吳鎮(公元1280—1354年)字仲圭，號梅花道人，嘉興魏塘鎮(今浙江嘉善)人。他飽讀詩書，善畫山水、竹石。性情孤高耿介，隱居不仕，曾在居所周圍遍植梅樹，以林和靖(北宋詩人，隱居西湖孤山，20年不入城市，有「梅妻鶴子」之說)自喻。他一生清貧，但絕不趨炎附勢。以賞梅作畫抒情遣興。據說他曾與畫家盛懋比鄰而居。當時盛懋很有些名氣，拿著金帛去盛家求畫的人絡繹不絕。而吳家則門庭冷落。吳妻不免埋怨幾句。吳鎮對自己的畫卻充滿信心，頗不以為然地說：「20年以後方能見出高低。」後來，吳鎮的聲望和影響果然遠遠地超過了盛懋。
吳鎮的山水畫師法董源、巨然，筆法蒼勁有力，善於用墨，常以濕墨渲染，形成蒼蒼莽莽、渾厚沉鬱的繪畫風格。清代畫家惲南田在《甌香館畫跋》中說：「梅花庵主與一峰老人(黃公望)同學董、巨，然吳尚沉鬱，黃貴蕭散，兩家神趣不同，而各極其妙。」吳鎮的山水畫作品有《洞庭漁隱圖》、《漁父圖》、《松泉圖》、《雙檜平遠圖》、《清江春曉圖》、《嘉禾八景圖》等。除山水畫外，吳鎮還善畫墨竹，其畫風簡潔生動，自成一家。
「元四家」中，倪瓚是個愛潔成癖的畫家。據說他每日盥〔guan冠〕洗就要換水數十次，洗衣服也要漂洗十幾遍。有一次，他在家中留客住宿，夜間聽見客人有咳嗽聲，第二天一早，便命人仔細尋找房間里有無痰跡。僕人找不到痰跡就敷衍他說，客人將痰吐在窗外的梧桐樹葉上了，倪瓚趕緊命人將樹葉剪下，扔到離家很遠的地方去。這表明，倪瓚是個個性極強的人物。常言道，畫如其人，他的山水畫以蕭散、清疏的獨特風格著稱於世。《漁庄秋霽圖》是代表作之一。
《漁庄秋霽圖》高96厘米，寬47厘米，現藏上海博物館。此圖近景有湖中小渚，坡石上，幾株落葉雜樹，蕭然而立。穿過寧靜開闊的湖面，灘涂丘壑逶迤遠去，構成了一個秋雨初歇、明凈蕭索、荒疏而又蒼涼的境界。名曰「漁庄秋霽」，但畫面上卻沒有出現漁庄，只是通過湖水山石、樹木坡岸，在秋雨過後，天色轉晴的變化中，使人聯想到依傍在湖邊的茅屋村舍、漁人小舟。此圖是作者55歲時畫的，18年後，他又在這幅畫上寫詩題記。詩云：「江城風雨歇，筆研晚生涼。囊褚〔zhu主〕未埋沒，悲歌何慨慷。秋山翠冉冉，湖水玉汪汪。珍重張高士，閑坡對面床。」我們可從中進一步領略這「風雨蕭條晚作涼」的詩情畫境。在畫面上寫詩題記，大約萌生於唐末、五代，但直到宋代，直接在畫面上題詩，也並不普遍。到元代文人畫家，開始題大段的詩文和跋語，並以此配畫，抒懷遣興。這種做法被後代尤其是明清文人所欣賞，並逐漸發展，成為中國傳統繪畫