1271年，忽必烈建立元朝，成為元朝的第一位皇帝，史稱元世祖。忽必烈戎馬一生，最大的成就便是建立了元朝，並進一步統一了全中國。
年輕時的忽必烈就胸懷大志，立志要「大有為於天下」。他對漢人的文化非常感興趣，與當時蒙古境內很多有學識的漢人交往甚密，時常向他們請教儒家文化。
1251年，忽必烈的哥哥蒙哥繼承了汗位。蒙哥知道自己這個年輕有為的弟弟向來對漢文化情有獨鍾，索性便命令他管治居住在漠南的所有漢人。忽必烈到漠南走馬上任以後，馬上著手嚴肅軍紀，開墾田地，並重用儒生，整頓吏治，很快就將漠南管理得兵強馬壯，為他後來爭奪汗位提供了強大的後盾。
蒙哥在位九年，最後在率軍攻打四川釣魚城時戰死。當時，忽必烈正奉命進攻南宋的鄂州城，聽到這個消息以後，他明白自己的諸位兄弟此刻必定正為爭奪大汗之位鬥得不可開交，自己若不抓緊時間返回，只怕就沒有機會與他們一較高下了。
第二年，忽必烈和弟弟阿里不哥先後在開平、和林兩地稱汗。在汗位的誘惑面前，兄弟二人勢成水火。
四年後，忽必烈將阿里不哥擊敗，奪取了汗位，其後又遷都燕京，並將其改名為大都。在正式成為蒙古大汗以後，忽必烈便開始著手平定蒙古境內各支不服從中央汗國統治的力量。這其中尤以消滅窩闊台的後裔海都建立的窩闊台汗國最為關鍵。忽必烈身為拖雷的後裔，他與海都的矛盾可以追溯到他們兩個的先人拖雷和窩闊台那裡。
窩闊台和拖雷都是成吉思汗的兒子，成吉思汗死後，由三子窩闊台即位，但是按照蒙古人的規矩，幼子拖雷卻掌握了蒙古帝國的軍權，這為拖雷日後的命運埋下了導火索。
窩闊台當上蒙古大汗以後，對這位手握軍權的弟弟十分忌憚。拖雷長年累月地率領軍隊四處征戰，為蒙古帝國的擴張立下了大功，後來他因病死在了軍中，享年四十歲。不過，還有一種說法，說他是被兄長窩闊台毒殺的。
窩闊台死後，蒙古帝國的權力就落到了拖雷的後裔手中。海都是窩闊台的孫子，在忽必烈和阿里不哥爭奪汗位的過程中，海都一直站在阿里不哥那邊。1268年，海都在原先窩闊台以及窩闊台的長子貴由的封地上建立了窩闊台汗國，並自立為汗，公然與忽必烈對抗。
忽必烈派出自己的兒子那木罕率軍前去攻打海都，那木罕在行軍途中，遭到部下的背叛，並被俘虜。叛變的部下隨即率軍投靠了海都，海都力量大增，並於第二年開始對忽必烈主動出擊。
忽必烈派出自己的得意干將伯顏在鄂爾渾河將叛軍擊敗。叛軍發生內訌，自顧不暇，那木罕也被送回忽必烈軍中。在這樣的情況下，唯有海都堅持作戰，牢牢佔據著中亞地區，與忽必烈佔領的東亞遙遙相對。
九年之後，海都聯合了蒙古宗王乃顏等人以及其他皇室貴胄捲土重來，共同反對忽必烈的統治。形勢危急，忽必烈當機立斷，與大將玉昔帖木兒率領大軍前去攻打乃顏率領的軍隊。與此同時，忽必烈又命令伯顏到哈拉和林阻擋海都大軍入侵元朝的步伐。結果乃顏兵敗被俘，之後被忽必烈賜死。海都此次叛變最後依舊以失敗告終，他退守中亞。忽必烈自然不會聽之任之，四年後，他先後派出大將伯顏和孫子鐵木耳率軍遠征海都。只可惜第二年初，沒等到元軍將海都軍隊擊敗，忽必烈就去世了，這一年是1294年，直到1309年，海都一派才終於覆滅在忽必烈的後裔手中。
在正式登上汗位，並初步穩定了國內局勢以後，忽必烈再次對南宋發起了進攻。當時南宋在位的理宗軟弱無能，後來即位的宋恭帝又年幼無知，南宋朝政完全被大奸臣賈似道把持。若非南宋軍民不甘心做亡國奴，堅持抗擊蒙古軍，只怕南宋一早就滅在了忽必烈手上。在長達十餘年的征戰過後，1276年初，南宋的首都臨安城終於被攻陷，年幼的宋恭帝和大批南宋宗室、朝臣被俘虜。
在此之前的1271年，忽必烈已經正式建立了元朝，定都大都。宋恭帝被俘後，南宋軍民轉戰福建、廣東沿海堅持抗元。1279年，元軍在崖山之戰中大敗宋軍，南宋就此滅亡。
截止到此時，南宋、金國、西夏等國已經完全納入了元朝的版圖，然而，忽必烈並不滿足於這種現狀，他的野心讓他產生了更高的追求目標，除了中國境內，忽必烈還將擴張的大手伸向了周邊的國家。
早前，他就已經用聯姻的方式讓高麗國臣服於元朝。後來，他的視線又移向了日本。日本幕府的掌權者先後兩次拒絕向元朝稱臣。1281年，忽必烈派出一支近二十萬人的大軍，前去攻打日本。結果因為孤軍深入，海戰經驗不足，元軍最終慘敗而歸。在征服東南亞各國的過程中，忽必烈同樣遭遇了不少挫折，收效不佳。