南下灭宋，结束分裂
早在蒙古成吉思汗之子窝阔台汗（公元1229-1241年在位）攻灭金朝之后，蒙、宋之间的关系就已不断恶化，由此而导致两国之间的战争连年不断。窝阔台汗派出皇子阔出、阔端及重臣失吉忽秃忽，大将口温不花、塔思等亲临前线，主持侵宋战争。到公元1240年，窝阔台曾准备发动大规模的侵宋战争。但因窝阔台病死，侵宋战争暂告中止。其后，由于蒙古帝国对内争夺汗位的纷争连年不绝，对外又主要把军力用于继续向西扩张，故而与宋朝处于一种相持状态。
蒙哥（成吉思汗孙、拖雷长子，公元1251-1259年在位）执政时，在肃清政敌、巩固统治的同时，为全面攻宋做了积极的战略准备。公元1257年秋，蒙哥派遣大将塔察儿进围长江中游宋军要塞樊城，攻而未克。次年春，蒙哥亲率大军4万人，进攻西蜀。兵分三路，宗王穆哥由洋州攻入米仓关；大将孛里叉由渔关入攻沔州；蒙哥亲率大军由陇州攻入大散关。同时，又命皇弟忽必烈率军征鄂，大将塔察儿进攻荆山，以分散宋军的防守力量。
蒙哥所率之军，秋天进至汉中。初冬，攻克利州，渡嘉陵江及白水江，又攻苦竹隘、鹅顶堡、大获山诸处，所至进展颇为顺利。公元1259年7月，蒙哥在攻宋合州的钓鱼山时，受伤身亡。蒙古时期的大规模侵宋战争以失败而告终。
至忽必烈（元世祖，成吉思汗孙、拖雷第四子；生于公元1215年，卒于1294年；1260-1294年当政）时期，南宋政局彻底腐败。宋理宗赵昀不理政事，他的后继者宋度宗赵禥、恭宗赵显，更是昏庸无能，横征暴敛，使江南老百姓受尽了苦难。南下攻宋，统一全国，成为元世祖忽必烈的主要任务。
忽必烈的灭宋战争采取了中央突破，先事襄阳，然后东击临安的军事战略。因此，元军南下灭宋战争，大体可区分为攻取襄樊、席卷江南两大阶段。
襄樊即今湖北境内的襄阳与樊城。二城分居汉水南北，隔河互犄，是南宋的北大门，具有很大的战略价值，故而南宋政权以勇将、京西安抚副使吕文焕集重兵镇守于此。公元1268年，元世祖忽必烈命阿珠、刘整攻襄樊，以董文炳守淮西呼应之，并以汪良臣、郑鼎、扎剌不花在四川境内展开攻势，阻止蜀地宋军下援吕文焕，策应襄樊方向。
围攻襄樊的具体部署是：在万山至灌子滩汉水中立栅，切断宋军的水路联系；以史天泽军在城外筑垒，阿珠、刘整等部则配置在鄂州西北不远处的鹿门山、德安、京山，阻击临安方向的宋军西上。蒙古大军的襄樊围攻战前后持续了五六年之久，在此期间，南宋守城部队英勇顽强，粉碎了蒙军的多次进攻。南宋政权也曾数次以舟师增援襄樊，由于主帅的无能，始终打不通鄂州与襄樊的联系。忽必烈鉴于襄樊久攻不克，遂改变战法，集中兵力攻击樊城。公元1273年1月，阿珠部水陆两路夹击樊城，又使用威力巨大的大炮向城内轰击，樊城宋军终于力不能支，守将牛富在身受重伤后投火而死，元军进占樊城。2月，元军移师襄阳城外，宋军大将吕文焕在绝境中举城降元。襄樊失陷，南宋的门户洞开，江南朝廷的败灭，已指日可待。
南宋把持朝政的贾似道，直到大难临头之际，仍然不听大臣们的劝阻。荆湖制置使汪立信建议集50万大军以百里为屯，布于沿江各要地，以便战守并用，互相应援。贾似道置之不理，让各地守军仍然处于各自为战、无法相互关照的境地。公元1274年，宋度宗死，贾似道为了独揽朝政，竟立年仅4岁的赵显为帝。6月，忽必烈下诏水陆并进，对南宋发起最后的进攻。
元军分两路，以伯颜、阿珠率主力由襄阳沿汉水入长江，攻鄂州，然后直抵临安，另一路由博罗欢指挥，兵出两淮。9月，20万元军会集于襄阳，伯颜以一部攻江陵，率主力南下至鄂州受阻，即避开郢州向南迂回，直逼鄂州。南宋急遣沿江制置副使夏贵率战舰万艘增援鄂州，于鄂州附近严密控制了江边要塞。伯颜也以战舰万艘列阵于长江北岸边。
元军苦于正面攻之不利，又遣副帅阿珠率3000精兵潜至上游，在青山矶突袭南宋水军，缴获战船千余艘，然后架起浮桥，渡过长江。宋将夏贵闻元军已过大江，自知诸要塞难保，便退守庐州。元军趁势猛攻，即克鄂州。伯颜留4万兵马守鄂州，以降将吕文焕为先导，引主力顺长江浩荡东下，沿途迫降了许多城市的宋将。贾似道眼见元军逼近，只得督师13万、战舰2500艘西上拒元军。到芜湖后，贾似道遣使向伯颜求和，遭拒绝。元军直指建康（今南京），各地守军望风而逃，贾似道一退再退，退入扬州，继遭贬职。
公元1275年3月，元军进占建康。伯颜调整部署，命阿珠北攻扬州，以小部兵力清剿建康周围的宋军，主力则加紧作好进攻临安的准备。这时的南宋统治集团已经处于群龙无首的状态。太皇太后陈道清与宋恭帝赵显既无经略之才，又无得力大臣可以依赖。朝中文武大臣意见相左，整日吵闹不休，军政大计议而不决。许多大臣眼看南宋气数已尽，索性投奔元朝或遁走他方。
左为拿水壶的大食人陶俑，右为西亚杂技铁俑。
仓促之中，南宋朝廷命令大将张世杰、张虎臣、刘师勇等率战船万艘在镇江方向反击元军，遭大败。同年10月，元军在攻略淮南，湖南、江西等地的同时，以伯颜为主帅，兵分三路进攻临安。右路军由阿剌罕指挥，自建康出四安，直指独松关；左路军由董文炳统帅，从江阴经海道攻澉浦；伯颜自率中军出常州、平江、嘉兴，趋临安。宋军虽然在常州等地据城死守，终因势单力薄，阻挡不住元军的攻势。
公元1276年元月，元军在扫清外围各要点后，进至临安东北的皋亭山。南宋将领文天祥、张世杰等人力劝皇室从海路转移。赵氏皇室于十八日正式表示投降。2月，元军将南宋太皇太后与宋恭帝及文武大臣一并送往燕京。延续了300多年的宋王朝从此消亡。中原数百年的混乱局面从此结束。
平定叛乱，保疆固权
国家统一、民族融合、经济发达、社会安定，这是大元王朝建立后的大好形势，但随着政治、经济中心由草原地带转移到中原，元政府与北方诸王的矛盾进一步加深了，从而发动了一次又一次的武装叛乱。
元世祖忽必烈时，窝阔台汗的孙子海都与察合台汗国篡位者八剌、钦察汗国忙哥帖木儿结盟，发动叛乱，并自认为是蒙古大汗正统的继承者。
闻听后方诸王叛乱，忽必烈心中很是不安。他忍气吞声，多次请海都入朝，但海都置之不理。为了保障灭南宋战争能继续进行，忽必烈只得亲自西巡，同时派皇子那木罕戍守住可力麻里，以防海都南下。随后不久，又派右丞相安童前去协助那木罕，加强防御。公元1276年夏天，那木罕、安童正在伊犁河边围猎时，觊觎大汗位已久的昔里吉（蒙哥之子）纠合脱黑帖木儿拘捕了那木罕、安童，东犯和林。
忽必烈得到那木罕被拘的消息，又惊又恨。这是因为那木罕是正妻察必所生的幼子，按照蒙古旧制，那木罕可能是忽必烈的继承人。如今那木罕和安童被劫往钦察汗国，生死不明，那木罕与右丞相被掳，整个西北边关群龙无首，如果海都、昔里吉与其他心怀不满的诸王合军一处，共同南进，上都和大都就会危在旦夕。这怎么不叫忽必烈心急如焚？于是忽必烈当机立断，命令伯颜带精锐部队归大都，又命驻高丽的蒙古军即刻拔营渡江，听候调遣。江南精锐部队按命令迅速北返，驻高丽的一部分部队也奉旨西归。就在这个严重时刻，忽必烈又得到一个消息，应昌府的蒙古贵族只儿瓦事也起兵响应叛乱，并准备去攻打上都和林。忽必烈认为此事非同小可，一面传令两都同时戒严，一面委任伯颜为统帅，是日率师西征。
伯颜是一位能征善战、足智多谋的统帅。他的前锋别失里过吉在上都和林附近一举尽歼只儿瓦事这股叛军。不久，伯颜挥师东进直捣鄂尔浑河，与昔里吉叛军夹水而战。经过几番较量，昔里吉叛军败北。伯颜乘胜追击，直到阿尔泰山。公元1279年，脱黑帖木儿叛军兵犯和林，也被伯颜的部将刘国杰击败。此后数年间，脱黑帖木儿叛军内部分裂，他本人在逃亡途中被杀，余部相继投归元朝。昔里吉在与部属撤里蛮的争战中，也因一再败北只好归降忽必烈。海都在漠北虽还有强大势力，但迫于忽必烈的政治攻势，只好于公元1284年将手中控制的元朝右丞相安童放回。与此同时，钦察汗国的迭蒙啉汗写信给忽必烈，表示愿意臣服，并将拘禁多年的忽必烈之子那木罕护送回朝。
仿效汉法，改元建制
蒙古族的历史自成吉思汗起，取国号为大蒙古国，没有年号，直到元宪宗蒙哥时，依然故我。最高统治者的称号是“合罕”，或称“大汗”。随着对外的征伐，大蒙古国的统治范围不断扩大，新征服地区的政治背景、经济、文化与蒙古草原不同，统治方式、机构也必然随之发生变化。
至元世祖忽必烈继承汗位，依中原王朝的成宪，制定了年号，定公元1260年为中统元年。公元1264年8月，阿里不哥归降，忽必烈又改年号为“至元”。公元1271年11月，取《易经》“乾元”之意，忽必烈宣布改“大蒙古国”为“大元”。诏称“绍百王而纪统”，表明忽必烈将大蒙古国看成是对中国历代封建王朝的继承，是尧舜禹汤和秦汉隋唐的继续。建号改元是国家的根本大事，忽必烈在依汉法治理天下的路线上迈出了关键的一步。
为了配合汉法的实施，更好地加强对中原地区的控制，忽必烈放弃了大蒙古国的都城漠北和林，在漠南和中原设立了两个都城，公元1263年5月，升开平府为上都，建立宗庙宫室，到公元1272年，改名为大都（今北京），其地位逐渐超过了上都，被定为元朝的都城。至于和林，则变成了地方机构宣慰司的治所。
蒙古族在成吉思汗统一后，立即踏上了对外征服的道路，至忽必烈即位前，蒙古统治了欧亚广大地区，但属于草创之初，未暇为经久之规，政权的行政机构很不完善，但说明蒙古也已开始考虑和研究这方面的问题了。太宗窝阔台时期就建立了中书省，后来被蒙哥废掉。忽必烈即位初，即恢复了中书省。于公元1263年，又设置了枢密院和御史台。这样，中书省总管政务，枢密院掌管兵权，御史台掌管监察。
中央领导机构中书省，以太子中书令作为首脑，设右、左丞相，平章事，右、左丞，参政知事。在中书省之下设有六部，即吏，户，礼，兵，刑，工；枢密院的主管是枢密院使。起初设置枢密使一人（由太子兼任），副使二人，佥书枢密院事一人。公元1270年，在副使之上设置同知枢密院事一人，佥书之下设置院判一人。公元1291年，又置知院一人，增院判一人，并以中书平章商量院事；御使台的主管是御史大夫。其下设有中丞、侍御史、治书侍御史各二员。御史台直属机构有殿前司、察院，还有内八道肃政廉访司，其主要职能是掌管百官纠察。
此处还有一些中央专门机构，大司农掌管农桑水利，翰林兼管史院掌管文书和修史，集贤院掌管学院和征集人才，宣政院掌管宗教和吐蕃事务，太史院掌管天文和立法，操作院掌管工艺，通政院掌管驿传，宣徽院掌管诸王供应。此外还有大宗正府，设扎鲁花赤，专管蒙古公事。至此，元朝中央政权机构较为完备了。
元世祖忽必烈的政治机构改革，突出的是把全国划分为若干行省，建立行省制。至元二十三年即公元1286年，忽必烈改变了过去把全国一些地区设立行中书省、以代表中书省在地方行使职权的办法，在全国设立10个行省，作为地方的行政机构，最高长官为平章政事，十省分天下之治。行省管理路、府、州、县的政务、钱粮、兵甲、屯种、漕运等，使中央与地方的政体统一起来。西藏未设行省，归中央的宣政院管辖，但在管理制度上与行省相似。在澎湖设有巡检司，管理澎湖、台湾事务，归浙江行省泉州路同安县管理。元王朝管辖的国土广大，为解决通讯联络方面的困难，在全国普遍设立驿站，分水、陆两种。中央下行的文书和地方上报的文书，传递很快，特别是每10-20里设急递铺，使急件送得更快。
在法律方面，世祖忽必烈逐步废除了蒙古旧法《大扎撤》和元初循用的过于严苛的《金律》，并剥夺了王公贵族和僧侣的司法权。之后下令招人立法，参考中国历代法律制定了《至元新格》，于公元1292年颁行。
为了加强军事上的控制力量，忽必烈时期，除发展原有的亲军以外，又相继改右、左、中、前、后等五卫亲军，并且要求江南归附官员三品以上的人，均遣一子到大都充当皇帝侍卫，表面上是重用，实际上是作为人质。随着国土的增辟，忽必烈将原南宋军队整编为新附军，以表示有别于原有的蒙古军、探马赤军及汉军。按规定：近卫军的主要任务是保卫大都、上都及附近地区，蒙古军和探马赤军则驻在腹地和河南行省地区，汉军多驻在长江以南，新附军一般不驻长江以北。这一加强军事集权的做法，维护了国家的统一。
元世祖忽必烈的重大改革，实质是密切了中央和地方的联系，加强了中央集团的统治，巩固了多民族统一的国家。这种改革比较彻底地纠正了由于蒙古贵族野蛮的统治而造成的社会经济停滞和衰败，限制了蒙古王公的专横跋扈。改革是以继承汉法的形式出现的，有利于上层建筑，适合经济基础的发展，有利于社会的安定和进步。这一改革从政治上奠定了元王朝对中国近百年的统治。
削藩夺权，强化统治
蒙古统一之后，成吉思汗的弟弟、儿子及勋臣外戚各自取得了自己的分地。在领地内，宗王不仅世袭领有千户部民和私属，可以擅发令旨，署官命将，专杀臣民，还拥有成千上万的投下军队。宗王们还有自立自管境内站赤，自置课税官，征收领民赋税等权力。直到忽必烈统治时期，领地诸王依然权势熏灼，俨然成了割据一方的独立王国。忽必烈本人正是凭借汉地藩国的军事、经济力量战胜阿里不哥而夺取汗位的，可以说他是宗藩做大的首要受益者。因而，忽必烈对这一问题的认识就更加深刻。
