（一）元世祖
元世祖忽必烈是成吉思汗之孙，拖雷正妻唆鲁禾帖尼的第二子，蒙哥的弟弟。忽必烈胸怀大志，一心想安定天下，并热心学习汉文化。他曾先后向刘秉忠、王鹗、元好问、张德辉、张文谦、窦默等请教治国之道。
元宪宗九年（1259年），忽必烈正在攻打南宋鄂州（今湖北武昌）时，得知蒙哥汗死讯，但不能够确定四弟阿里不哥的动向。忽必烈的妻子察必精明能干，一面拖住阿里不哥的将领，一面及时给远方的丈夫送去了正确的情报：“大鱼的头断了，在小鱼里，只有你和阿里不哥了。”忽必烈见信后，立即定下了方案：先与南宋暂时停战议和，然后兼程赶回北方争夺汗位。
次年三月，忽必烈在成吉思汗弟弟支系宗王的支持下，于开平（今内蒙古正蓝旗东）称汗。四月，阿里不哥在蒙哥系与察合台系宗王的支持下也称汗了。于是，蒙古汗国同时出现了两个大汗，而且又是同胞兄弟。
兄弟间的争战持续了四年多，至元元年（1264年），众叛亲离的四弟阿里不哥只得披着罪人的衣服向二哥忽必烈投降。
忽必烈打败阿里不哥后，将其谋臣全部诛杀，然后迁都燕京（今北京），改称大都，建元至元。
至元八年（1271年），忽必烈取《易经》“大哉乾元”之义，建国号为大元。
到大都后，忽必烈积极着手消灭南宋的战争。攻克襄阳几个月后，已经病入膏肓的南征统帅史天泽写信给忽必烈，向他推荐伯颜担任南征军统帅。伯颜是突厥人，家族世世代代都是军事将领。每当伯颜参与军国大事时，他总是高出其他朝臣一筹。
伯颜受命后，坚定不移地向南宋挺进。他每到一个尚未平定的城镇时，总是先要求对方投降，如果当地驻军抗拒他的命令，他再进攻。宋将吕文焕和范文虎等将领认识到蒙古大军的绝对军事优势，干脆加入蒙古军。其他南宋官员因对奸臣贾似道愤愤不平，自愿投降的人与日俱增。
至元十六年（1279年），元军灭了南宋，统一了全国。
征服南宋王朝是忽必烈最辉煌的胜利，从而把拥有五千万人口和丰富资源的领土纳入自己的统治之下，这是他执政头二十年最伟大的军事成就。
忽必烈对人民的赋役剥削限制在一定的数额之内，并采取了一些有利于农业和手工业生产的措施，如垦荒屯田，兴修水利，限制逼良为奴等。
忽必烈试图迎合汉人，建立了一个类似传统中国王朝的朝廷，采用儒家礼仪，赢得了许多汉人的拥戴。虽然他没有采用汉人传统的科举制度，但他聘用了许多汉人担任要职。
忽必烈在用人上能慧眼识才，唯才是用，把18岁的安童任命为丞相。
安童是元初开国四杰之首木华黎的孙子，13岁时因祖父的功劳入宫主管宿卫。但他不愿意倚仗祖辈的荫庇，而是兢兢业业，勤奋学习。
元世祖与阿里不哥争夺汗位得胜后，拘捕了阿里不哥的党羽千余人。忽必烈问安童道：“朕欲置此等人于死地，你以为如何？”安童回答说：“人各为其主，他们跟随阿里不哥也是身不由己，这由不得他们选择。陛下现在刚刚登上帝位，如果为泄私愤杀了这些人，那又怎么能让天下人诚心归附呢？”忽必烈没想到一个16岁的少年竟然说出这样有见识的话来，便对安童另眼相看了。又过了两年，安童18岁了，元世祖见他处世练达，办事果断，为人稳重，足智多谋，就破格提拔他为中书右丞相。直到49岁因病去世，安童共为忽必烈效力31年，为元初国家的稳定和繁荣作出了巨大的贡献。
用18岁的年轻人担任丞相，这在历史上是绝无仅有的。忽必烈不计年龄，只从实际才能出发，只要有丞相之才就破格提拔，得一人而天下兴，从而为江山社稷打下了坚实的基础。
同样，忽必烈对南宋降将也大胆录用，委以重任。尤其对南宋状元丞相文天祥更是用尽了心机，要加以重用。但文天祥忠于孔孟之道，恪守三纲五常，誓死不降。忽必烈重视人才，让被俘的宋恭帝出面当说客，劝文天祥为元朝效力。
文天祥一见宋恭帝便泪如雨下，边哭边说：“圣驾请回，圣驾请回！”
忽必烈又让文天祥沦为乐坊歌伎的女儿出面劝降，文天祥肝胆俱裂，对女儿说：“阿爹救不得。”
最后，忽必烈只好亲自出马，劝道：“我很钦佩你的忠烈，但宋朝已亡，连你们的皇帝都归顺我了，你也不妨做我的丞相，我不会亏待你的。”文天祥说：“我是大宋丞相，怎能再为另一个朝廷服务？”忽必烈又劝道：“当两朝丞相或许有违你的观念，那么可否主管枢密院？照样能为老百姓做些实事啊！”文天祥昂首回答道：“一死之外，别无所求！”
即使这样，忽必烈还是不忍杀掉文天祥。
直到至元十九年（1283年），有人说江南南宋遗民打起文天祥的旗号反元，忽必烈这才下令杀了文天祥。
为了备荒，忽必烈恢复了国家控粮的政策。这一政策在中国很早就制定了，北宋著名丞相王安石使之更加完善。每当丰年时，国家收购余粮贮藏在国家粮仓中。当荒年粮价上涨时，便开仓免费放粮。
忽必烈要求地方长官对老人、孤儿、病弱者提供救济，还为百姓修建医院。
忽必烈通过一系列政治和经济政策，把亚洲大部分版图统一在蒙古的霸权之下。
忽必烈努力保护帝国境内各种不同民族臣民的幸福和安宁，这在那个时代是罕见的。经学者多年研究，一致认为忽必烈不仅是一位好皇帝，还是一位虔诚的佛教徒。身为皇帝做好事，较之一般平民，其作用是不可估量的。
忽必烈统一中国后，继承祖父和父辈的传统，在开疆扩土方面也不示弱，屡败屡战。
至元八年（1271年），缅甸接受元朝诏谕，成为忽必烈的属国。至元十四年（1277年），缅甸和金齿（今云南保山）部族发生摩擦，忽必烈派兵征伐缅甸，但当大军走到八莫（缅甸北部城镇）时，因天气炎热，士兵水土不服，只得无功而返。次年，缅甸发生政变，缅甸王被其庶子囚禁，元朝云南王派兵征讨，到达蒲甘（位于缅甸中部）时，由于粮草供应不上，只得退兵。
安南即现在的越南，最早曾是中国的郡县，五代时期自立为国。蒙古老帅速不台之子兀良哈台平定云南后，派使者到安南让他们纳贡，安南国王陈煚将蒙古使者投入狱中。兀良哈台闻讯大怒，发兵攻破安南都城。由于那里气候潮湿炎热，来自北方的蒙古军不能适应，只好收兵而归。至元二十一年（1284年），忽必烈运用假虞灭虢之计，派兵攻打占城国（在今越南南部），向安南征兵征粮，并假道安南国，想一并把安南也灭了，将其重新收入中国版图。但是，当蒙古大军再次攻入安南都城时，由于粮草不继，军中疾疫泛滥，只好退兵。大军走到半路时，遭到安南军的伏击，损失惨重。第二年，忽必烈又发兵十万征讨安南，从海道押运粮草的部队遭到安南伏击，粮草全部沉入海中，只得撤军。撤军途中，再次遭到安南军的伏击，死伤无数。
蒙哥大汗在位时，曾远征高丽，高丽国王撤到与汉城遥遥相望的江华小岛上指挥抵抗。元宪宗八年（1258年），高丽国王遣世子王典到蒙哥宫廷做人质，表示愿意成为蒙古的属国。忽必烈即位后，把女儿嫁给这位年轻的王子，送他回高丽继承王位。
接着，忽必烈派使者要求日本效忠元朝，日本摄政王北条时宗断然拒绝。忽必烈于至元十一年（1274年）和至元十八年（1281年）两次出兵攻打日本，由于蒙古大军不习海战，两次遇到暴风，都惨败而归。忽必烈还想第三次远征日本，因制造大量的海船有实际困难，忽必烈听从大臣进谏而罢兵。
忽必烈在晚年遭遇了一连串的打击，先是他最钟爱的皇后察必于至元十八年（1281年）去世。五年之后，他最喜爱的儿子真金英年早逝。真金是他亲自选定的皇位继承人。
从此，忽必烈开始酗酒，并且毫无节制地暴饮暴食。他的体重迅速增加，身体越来越胖，以至胖得不成样子，被疾病折磨得痛苦不堪。
真金病逝八年后，忽必烈也病逝了。
（二）元成宗
至元二十二年（1285年），忽必烈的太子真金去世。按照嫡长子即位的传统观念，忽必烈把希望寄托在真金之子铁穆耳身上。
为培养储君的各方面才能，忽必烈派铁穆耳统兵讨伐叛王哈丹，接着又派他镇守蒙古汗国故都哈拉和林，掌管北方防务，同时派开国四杰之一博尔术之孙、御史大夫玉昔帖木儿做他的助手。铁穆耳与精锐的北方驻军结下了特殊的关系，这一关系成为他登上帝位的重要保障。
至元三十一年（1294年）农历正月二十二日，忽必烈病逝。同年农历四月十四日，铁穆耳从哈拉和林回到上都（今内蒙古多伦东北），在重臣伯颜、玉昔帖木儿的支持下由诸王会议推立为帝，史称元成宗。
元成宗即位后，中书右司员外郎王约上书，建议在经济上轻徭薄赋，停止所有非急需和必需的土木工程，免除历年积欠的赋税，核实纳税的民户以减轻百姓负担，与民休息；设立义仓，赈济贫苦之人，开放打猎等禁令，实行有利于农业的措施以发展生产。
在政治上，王约建议整顿吏治，打击贪污受贿，革除官场积弊；慎重地选择官吏，尤其要慎重地选择直接治理地方的府、州、县长官；重新修订律令，严肃赏罚；裁减冗吏，精简机构；减省烦琐的条文，改革不合理的制度以提高办事效率。
在对待周围邻国关系上，王约建议不要斤斤计较于要求别国朝贡，甚至为此动武，应该以恩德感召远方之人。
此外，王约还主张办好学校以培养人才，并要求朝廷上下认真了解民情等等。
王约的建议成了元成宗一朝的施政大纲。
元成宗完全接受了这些建议，继续实行忽必烈时减免赋役、赈济灾民等政策。
在减轻百姓负担的同时，元成宗三令五申要求地方官员鼓励农桑，发展生产。
元成宗重视儒学，不歧视汉人，还把公主嫁给了儒生。
修武县薛氏人口众多，素有“薛半县”之称，这些薛姓人口都是薛驸马的后人。薛驸马名叫薛澍，字时卿，号朴庵行人，曾任吏部尚书兼掌五部事，为元朝重臣，时称“元天一柱”。
元成宗决定在汉族儒生中间为女儿挑选一位乘龙快婿，于是在朝中宴请儒生，让公主亲自相亲。他们二人商量好，公主出来相看时手指谁谁就是驸马。薛澍虽然貌不惊人，但满腹经纶，聪明绝顶。席上，儒生都知道皇帝和公主要挑选驸马，为了表现文士风度，一个个正襟危坐，吃菜饮酒小心翼翼，唯恐有失礼的地方。而薛澍则不然，他知道自己的长相不会引起公主的注意，就故意毫不拘谨地大吃大喝，甚至连筷子都不用。这时，公主出来了，只见她雍容华贵，美艳绝伦，仪态万方。公主往大殿上一看，还没来得及看清下面儒生的相貌，就被薛澍的举动吸引住了。见薛澍竟然用手抓起一把佳肴往嘴里塞，公主不禁掩口而笑，手指薛澍对元成宗说：“父皇，你看他……”元成宗以为公主相中了薛澍，就说：“好吧，就是他了。”这时，公主才知道自己失言，但想更改已经来不及了。成婚后，公主了解到薛澍才高八斗，学富五车，品行端正，感到非常幸福。
这件事也反映了蒙古民族的粗犷与豪迈。
元成宗拒绝大臣对日本用兵的请求，于大德三年（1299年）派僧人出使日本，恢复了两国间的正常贸易和文化往来。
元朝海外贸易发达，和当时世界上许多国家都有密切的交往，如罗马、英国、法国、西北非的摩洛哥和苏丹、北非的埃及、东非的坦桑尼亚、南亚的印度等等，元朝的岁入高达二至四亿两白银，为中国历史最高值。
大德九年（1305年）六月，元成宗立唯一的儿子德寿为皇太子。十二月，皇太子病逝。
大德十一年（1307年）农历正月初八，元成宗病逝。
因元成宗与其独生子相继病逝，未及安排皇位承继事宜，因而引起了政局的动荡。
