大概是看到汗位交接的"制度弊端"，贵由即位时明确提出条件：以后汗位必须由其子孙世代相传。贵由在位不到两年就去世了，而他精心设计的"汗位世袭制"也随之而去。1251年的库力台大会上，"长子西征军"统帅拔都力挺拖雷长子蒙哥，又是一番明争暗斗，蒙哥最终夺得大汗之位。
即位后的蒙哥励精图治，在位八年多里，蒙哥取得征服大理、远征西亚、征伐南宋等一系列功绩。对窝阔台系诸宗王的"不服"，蒙哥丝毫不退让，大举率兵镇压"叛乱"。1259年，蒙哥在四川合州意外战死。
蒙哥病逝时，忽必烈正率军进攻南宋，对早日北返争夺汗位的劝谏，忽必烈起初以"吾奉命南来，岂可无功遽还？"推辞。迫使南宋割地求和送岁币后，忽必烈才于当年底率大军返回燕京。1260年5月，在弟弟旭烈兀和封地属臣支持拥立下，忽必烈自立为大蒙古国大汗，称大蒙古国皇帝。
1271年，忽必烈改国号为"大元"，成为元朝首任皇帝。在位34年中，忽必烈取得了统一中国的伟大成就，元朝实际统治疆域空前辽阔。
