忽必烈继蒙古大汗位后，于1271年称帝，正式定国号为元。1279年灭南宋，重新统一中国，建立了元朝在全国的统治。
元朝是中国几千年的历史上第一个由少数民族建立起来的统一的封建王朝。这些“只识弯弓射大雕”的成吉思汗的子孙们，除军事力量外，无论政治、经济，还是文化等方面，与先进的内地和汉民族相比，都是十分落后的。面对这种局势，忽必烈深知不进行全面的社会改革，就无法巩固蒙古贵族在全国的统治地位。他在总结蒙古政权建立以来六七十年治国经验的基础上，吸收汉族和其他民族的文化，特别是汉族地主阶级的统治韬略之后，着手进行全面改革。
在政治方面，忽必烈废除分封制，建立行省制度，加强中央集权。原来在成吉思汗统一蒙古各部的过程中，曾实行过“领户分封制”，将土地和人口分封给亲属、功臣和贵族。入主中原后，也保留着汉地“世侯”们的世袭制。这些封国自置官吏，自断刑狱，自征赋税，完全是独立王国。这很不利于国家的统一。忽必烈坚决反对封建割据势力，下令废除汉地“世侯”们的世袭制，取消分封制，将封地改为赐田，使原来拥有封地的贵族变为一般地主。与此同时，在全国范围内实行行省制度。在中央设中书省，总理全国行政事务；设枢密院，掌管军事；设御史台，负责监察。在地方上设行中书省。除将山东、山西、内蒙、河北划为“腹里”，由中书省直辖外，全国共设十个行省，由中央委派的“行中书省平章政事”进行管辖。这就使中央集权在行政体制上得到了保证，从政治上巩固了国家的统一。行省制度的确立，是我国政治制度史上的一次大改革，对后世有着深远的影响。
忽必烈在政治上的另一个改革措施是笼络、重用各族上层人物。为了维护蒙古族的特权，他在用民族分化和歧视政策对付老百姓的同时，对各族上层人物却大加笼络和重用。他把汉族地主董文炳当做心心相印的知己，曾当众宣称“朕心文炳所知，文炳心朕所知”。他要求“自今省、部、台、院必参用南人”，据统计，元朝京官五百零六人中，汉人、南人就有三百五十一人，占京官总数的69.4%。他重用赛典赤·赡思丁为云南行中书省平章政事；对大理段氏子孙也给予特殊优待。还将西藏喇嘛教首领八思巴封为“国师”，等等，都是重用各族上层人物这一政策的体现。
在经济方面，忽必烈实行重农政策。为解决蒙古族中依然存在着的农牧争地问题，忽必烈下令“蒙古军不得兼民田为牧田”。还在诏书中说，“今欲保守新附城壁，使百姓安业力农，蒙古人未知之也”，要由汉族官吏来出谋划策。在组织生产上，元朝在中央和地方先后设置了劝农司、司农司、都水监、河渠司等机构，负责管理农业生产和兴修水利。还大量派出劝农官到各地考察农业生产情况，并将“户口增，田野辟”与否，作为考核地方官政绩的标准。在农村建立村社制，规定五十家为一社，“令社众推举年高、通晓农事”的人为社长，组织最基层的农业生产。在农业理论方面，责成司农司搜集古代农书和总结当时的农业生产经验，编写成《农桑辑要》一书，颁发全国，指导生产。
忽必烈的改革，既巩固了国家的统一，也使社会经济得到迅速恢复发展。不仅中原地区“民间垦辟种艺之业，增前数倍”；就是云南边疆滇池地区的农桑事业，也“收利十倍于旧”，赶上了内地的先进水平。