1251年，蒙哥任命忽必烈為丞相，他駐紮在南方的首都之地。先後任理政官、漢族儒生邢州，在汴梁設策部，整頓河南(今洛陽)軍政，平定唐、鄧之地，取得積極成效。1253年被京兆授地。同年，忽必烈奉命和兀良合臺壹起遠征大理。1258年，孟戈攻打南宋，任命忽必烈為東路軍將軍。1259年9月，蒙哥死於賀州前線。1260年三月，忽必烈被壹些國王推，即可汗位於開平，建立了中原。忽必烈依靠漢朝雄厚的人力物力，出兵擊敗阿裏不哥。
1271年(至元八年)，建國為大元，確定大都為定都。1274年(至元十壹年)，伯顏奉命伐宋。1279(元十六年)終於消滅了流放在雅山的南宋殘余勢力，完成了全國的大統壹。
全國統壹後，忽必烈重用回民阿合馬，阿合馬獨擅政事。1282年(元十九年)期間，阿合瑪被殺事件多發生在和高和尚身上。此後，忽必烈先後擔任過魯和桑格掌管財政，均以失敗告終。同壹時期，忽必烈出兵日本、安南、占城、緬甸、爪哇，均告失敗。但在抵禦海都、杜窪等西北諸王的侵擾和東北諸王乃彥的叛亂方面有壹定的積極作用。
1294年(元三十壹年)，忽必烈病死，寺名世祖。