1、元世祖忽必烈
1260年，蒙哥汗死后，忽必烈利用其掌握的汉地人财物资源，夺得蒙古大汗之位。在担任大汗11年后，一向仰慕汉文化和尊崇儒术的忽必烈，在1271年根据《易经》"大哉乾元"改国号为"大元"，大蒙古国从此称为元朝，并在实质上成为中国历史上的大一统王朝之一。
第二年，忽必烈接受刘秉忠的意见，将原金朝的中都改为大都，并成为元朝的国都，代替和林成为新的政治中心。1273年，元大都宫殿落成，忽必烈率群臣正式迁都大都。
1274年，忽必烈命伯颜大举征伐南宋，1276年攻入临安灭掉南宋，1279年攻灭流亡在崖山的南宋残余势力，完成全国统一。随后，忽必烈还先后对周边的日本、安南、占城、缅甸与爪哇等地区进行远征，但都遭到失败。尤以征日本最为人所知，忽必烈甚至为此设置了日本行省（征东行省）。元朝的对外征伐，直到忽必烈去世才告一段落。
在政治上，忽必烈重用汉人、行汉制，并开创了行省制度。但在经济上，忽必烈显然更信任回回人和蒙古人，元朝的财政制度始终没有摆脱疯狂敛财的角色定位。总体而言，忽必烈在改变蒙古人马背上治天下方面并不成功，为后来元朝政局动荡和政治腐败埋下了祸根，而他自己晚年也沉迷于酗酒，政事稍显荒废。
1294年正月二十二日，忽必烈在元大都病逝，享年79岁，在位24年，几乎占据了整个元朝的1/4时间。
2、元成宗铁穆耳
铁穆耳是忽必烈之孙，太子真金的第三子。真金是忽必烈嫡长子，与其父一样是汉文化的仰慕者和推崇者，也是忽必烈本来选定的继承人。无奈因为与父亲之间因为禅让事件而出现隔阂，真金因此在1285年忧惧而死，让白发人送黑发人的忽必烈很是懊悔，只能让真金的儿子来继承皇位。
铁穆耳因为母亲的偏爱、手下大臣玉昔帖木儿的努力争取和维护，再加上出镇和林积累的威望，最终战胜哥哥甘麻剌，成为皇位继承人。
铁穆耳即位后，停止对外征伐，专注内部整顿。他限制诸王势力、减免部分赋税、新编律令等，暂时缓和忽必烈晚期的社会矛盾。同时，发兵击败西北叛王海都、笃哇等，使西北长期动乱局面有所改观，四大汗国也一致承认元朝皇帝是成吉思汗皇位的合法继承人。
但铁穆耳并没能改变滥增赏赐、入不敷出、国库匮乏、纸币贬值等一系列经济问题。铁穆耳晚年患病，委任皇后卜鲁罕和色目人大臣，加上皇太子德寿在305年底病死，有继承权的部分宗王与皇后相互勾结扰乱朝政，导致政局进一步败坏。
1307年正月初八，铁穆耳去世，终年42岁，在位14年。
3、元武宗海山
元成宗铁穆耳死后，由于其无嗣，皇位继承权按理应由他的亲侄儿们继承，而海都就是其中之一。当时元成宗皇后卜鲁罕摄政，为了便于控制有意立铁穆耳的堂弟阿难答安西王为帝。但在右丞相哈剌哈孙的力争和坚持之下，皇后卜鲁罕一直无法得逞。
在海山弟弟爱育黎拔力八达回到大都后，立即和右丞相哈剌哈孙等人发动政变，软禁并流放了皇后卜鲁罕。但马上又面临爱育黎拔力八达和哥哥海山之间的争夺，最终由于海山带兵进逼大都而获胜继位，作为妥协立弟弟爱育黎拔力八达为皇太子并约定"兄弟叔侄世世相承"。
海山标榜"溥从宽大"，实施多项改革。在中书省外另立尚书省，兴建元中都，推行理财政策，发行"至大银钞"和"至大通宝"，强化海运，增课赋税等。但他大范围地封官赏赐，以及不成功的财政改革，招致很多批评。
1311年正月初八，海山病死在大都，年仅31岁，在位3年多，他的那些改革也随之戛然而止。
4、元仁宗爱育黎拔力八达
元武宗海山之弟，因发动政变事实上帮助海山登位而成为皇太子，海山死后继位。爱育黎拔力八达为何能够当得起一个"仁"字呢，那是因为他与元朝其他皇帝有着截然不同，甚至是元世祖忽必烈。
他从小就接受儒学教育，史书说他精通儒家经典，曾亲口说"明心见性，佛教为深；修身治国，儒道为切"，恢复一度中断多年的科举制。同时，他不像其他元朝皇帝那样，热衷于从汉族老百姓的手中攫取货利，也不沉湎于声色种种。
但是，爱育黎拔力八达有时候又太过仁慈，为了争取他们支持自己传位亲儿子而不是侄子，他对于干政的母亲和佞幸的臣下，他往往心慈手软，任由他们胡作非为，可谓仁而不明。
1320年，爱育黎拔力八达去世，年仅35岁，在位9年。
5、元英宗硕德八剌
元仁宗嫡子，因为父亲改变了"兄终弟及、叔侄相传"的约定，17岁的他才得以继位。硕德八剌也是自幼接受儒学教育，与其父爱育黎拔力八达一样，亲近汉人和汉文化。
继位后，硕德八剌发现天下并不是他说了算，而是还健在的祖母弘吉剌·答己，以及依附她的权臣右丞相铁木迭儿，在弘吉剌·答己死前的两年多里，她们对朝中的汉化派进行了残酷的清洗，也使得朝政极度混乱。
直到1322年八、九月，硕德八剌开始亲政，元帝国才又逐渐恢复正常。硕德八剌延续了不少父亲的政策，继续推行"以儒治国"政策，也进行着元帝国的暂时复苏改革。
硕德八剌大量起用汉族官僚和士人，张珪、王结、王约、吴险等人都被破格提拔。同时，推行"津助赋役法"，即在各地确定一部分田亩，分给让服劳役的人，用来补贴劳役所损失的收获。
在稳定自己的通知后，硕德八剌开始通过清算太后弘吉剌·答己集团，来达到裁减冗官、澄清吏治的目的。减罢"徽政院断事官、江淮财赋之属六十余署"，诛杀在世的铁木迭儿之子八里吉思，打碎铁木迭儿父祖的墓碑，追夺官爵，铁木迭儿另一个儿子锁南则被黜职。
硕德八剌的改革使得元朝国势大有起色，但是也触动了蒙古守旧贵族的利益。1323年八月，硕德八剌从上都返回大都，途中驻营于南坡店时，被铁木迭儿的义子铁失等刺杀，享年仅21岁，在位4年。
6、泰定帝也孙铁木儿
元英宗的堂叔，元仁宗的堂弟，真金之子甘麻剌的儿子。元仁宗被刺杀后，承袭晋王爵位镇守漠北的也孙铁木儿，被弑君的铁失等人拥立为帝。也孙铁木儿在政治上没有根本性变革，国家统治大体稳定，但元朝已进入多事之秋，民众起义不断。
1328年七月十日，也孙铁木儿在上都病死，终年36岁，在位5年。由于也孙铁木儿是自立为帝，被认为是非法皇帝，没有谥号、庙号和蒙古汗号。
7、天顺帝阿速吉八
泰定帝长子，1328年九月在上都被权臣倒剌沙拥立为帝，但同时图帖睦尔也在大都称帝，双方兵戎相见，上都方面战败，阿速吉八被杀，年仅9岁。无庙号、谥号与蒙古汗号。
8、元文宗图帖睦尔
元武宗海山次子。泰定帝死后，知枢密院事燕铁木儿在发动大都政变，谋立武宗长子周王和世为帝，但因为路途遥远而改立和世的弟弟图帖睦尔。
图帖睦尔自幼成长在汉地，有较好的文化修养。1329年，在大都创建奎章阁，命儒臣仿唐、宋会要体例，编修《经世大典》，整理并保存大量元代典籍。提倡尊孔，加封孔子父母及后世名儒，并依儒家礼仪新祀南郊。
图帖睦尔即位后，专门派人去通知远在察合台汗国的哥哥和世，让他回来继承帝位。1329年正月，和世即位于和林之北，图帖睦尔还派右丞相燕铁木儿奉皇帝玉玺北上。但八月初六，和世就被燕铁木儿毒死。
图帖睦尔在和世死后继续当皇帝，也就是两次当皇帝。图帖睦尔在位期间右丞相燕铁木儿独专朝政，奢靡无度，吏治渐趋腐败。
1332年八月，图帖睦尔病死，终年29岁，死前自悔谋害兄长和世之事，遗诏立和世之子以自赎。
9、元明宗和世
和世是元武宗长子，元文宗图帖睦尔的亲哥哥，早年因为叔叔元仁宗毁约，而被迫流亡察合台汗国。弟弟元文宗继位后，为消除这个隐患哥哥，假意将其接回即位，却在即位7个月后就设计毒死了和世。
10、元宁宗懿璘质班
元明宗和世的次子，由元文宗图帖睦尔的皇后弘吉剌.卜答失里根据遗诏拥立。由于皇帝年幼，太后卜答失里临朝称制，成位实际统治者。懿璘质班在位仅53天，在大都病死了，年仅7岁。
11、元顺帝妥懽帖睦尔
元明宗和世长子，元宁宗懿璘质班长兄。妥懽帖睦尔生在察合台汗国境内， 1329年跟随父亲元明宗回到元朝，父亲被毒死后，妥懽帖睦尔被叔叔元文宗先后流放到高丽和广西。流放广西期间，妥懽帖睦尔接受大圆寺秋江长老教导，学习了《论语》《孝经》
弟弟元宁宗夭折后，妥懽帖睦尔被太后卜答失里下令迎回， 1333年六月八日即皇位于上都。1340年，妥懽帖睦尔扳倒权臣伯颜，开始亲政。
亲政初期，他勤于政事，任用脱脱等人，采取了一系列改革措施，以挽救元朝的统治危机，史称"至正新政"，包括颁行法典《至正条格》，以完善法制；颁布举荐守令法，以加强廉政；下令举荐逸隐之士，以选拔人才。
但未能从根本上解决积弊已久的社会问题，在至正十一年（1351年）爆发了元末农民起义。后期逐渐怠政，沉湎享乐，元廷内斗不断，外部民变迭起，无法有效地控制政局。1368年闰七月，明军进攻大都，妥懽帖睦尔出逃，蒙古退出中原，元朝对全国的统治结束。
