蒙古族的历史自成吉思汗起，取国号为大蒙古国，没有年号，这种情况一直延续到第四汗蒙哥。元世祖忽必烈继承汗位不久，于中统元年（公元1260年）五月，宣布建元“中统”，采用了中国传统的王朝年号纪年。至元元年（公元1264年）八月，阿里不哥归降后，他又改年号为“至元”。其国号“大元”，取《易经》“大哉乾元”之义，表示国家广袤无疆。
蒙古族在成吉思汗统一后立即踏上了对外征服的道路，实行的是军政合一的体制，没有形成一套完备的官僚制度与法律体系。忽必烈即位后，即命刘秉忠、许衡考定前代典式，参照当时的实际情况，逐渐确定了国家机构和职官制度。在中央设立中书省，领吏、户、礼、兵、刑、工六部；设立枢密院，主管军务；设立御史台，职掌百官纠察。
忽必烈借鉴了蒙古、金、宋等国的政治制度，设立行省制度，对某些特殊地方则灵活采用不同的制度，如对吐番地区就采用政教合一的制度。这个制度在军事、政治、经济等方面都是服务于多民族统一国家的。
至元二十七年（公元1290年），忽必烈在全国范围内调整行省建制，除中书省直辖山东、山西、河北外，全国分置岭北、辽阳、河南、陕西、四川、甘肃、云南、江浙、江西、湖广等10个行省。行省以下的行政区划，依次为路、府、州、县四级。边远地区有“军”的建制，品秩及置吏皆如下州。
为了同一个目标，忽必烈实行了非常特殊的户籍制度，重新开凿大运河，使原来水陆并用的大运河成为真正的运河。开辟海运，用了30年时间，开辟了从刘家港（今上海）至直沽的近海航行。陆路交通也大力开拓，设驿道、驿站，被称为“星罗棋布，脉络相通”。
蒙哥统治时期，蒙古诸王权势熏灼，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，可以说他是宗藩坐大的首要受益者。因而，忽必烈对这一问题的认识就更加深刻。继位之后，他便开始了大规模的削藩运动。
通过收玉宝、改金印、论功封赐爵印、尊宠嫡系等办法，忽必烈打破了黄金家族平均共权的旧俗，建立了一个大汗至上的宗室金字塔式的秩序。至元七年（公元1270年），忽必烈设置了吉利吉思等五部断事官，更是直接代表元廷直辖阿里不哥后王的领地。在军队方面，忽必烈则通过定军籍、建都府、解重兵，削夺了诸王草原领地的军权。
忽必烈确定了“以农桑为急务”的施政方针，在全国范围内采取一系列恢复与发展农业生产的措施，设立了从中央到地方的各级专管农业生产的机构，限制牧场侵占农田，禁止牲畜损坏庄稼，利用镇戍军士开荒屯田和募民实边屯田。元初屯田政策的实施，开垦了大量长期荒芜的土地，减轻了人民负担，对恢复和发展农业生产起到了积极的作用。
为了尽快恢复农业生产，忽必烈对农业生产十分重视。至元二十四年（公元1287年），忽必烈下诏将大司农司编定的《农桑辑要》颁行全国，后又出版了王祯的《农书》及维吾尔族农学家鲁明善的《农桑衣食撮要》。
一系列劝农政策的实施，使遭受宋、辽、金、元200多年战乱破坏的中原、江南地区的农业生产得到了恢复和一定程度的发展，边疆少数民族地区的农业生产也迅速提高，为元朝经济的发展奠定了基础。
忽必烈承认和提倡以儒学为主体的汉族传统文化，并在各地兴办学校、大量征用汉族儒生学者、保存颁刻典籍及制订蒙古新文字等。至元四年（公元1267年）四月，忽必烈在上都重建孔子庙，从而确立了儒家思想在元朝的统治地位。
忽必烈还充分利用原蒙古西征的有利条件，发展了同中东、欧洲的交往。他允许并鼓励各国商人在国内经商或经营国际贸易，对各种宗教、文化采取兼容并蓄政策。忽必烈还亲自询问威尼斯商人尼哥罗兄弟，了解欧洲状况。后来尼哥罗的儿子、着名的马可？波罗居中国17年，为官元朝，写下了名着《马可？波罗游记》，为东西方文明的沟通起到不可替代的作用。罗马教廷也派出众多教士来中国传教，在大都、杭州、泉州、扬州等地都设立了教堂。
西方天文、数学、历史、地理、医学都进入中国，如欧几里德几何学就在那时传入中国。忽必烈甚至让阿拉伯建筑师黑迭儿参加元大都皇城和宫殿的设计和建设。中国使节也到达法国、意大利等欧洲国家。商船还到达非洲，元人汪大渊随船到达今坦桑尼亚等国。他还遣使索马里、摩洛哥。摩洛哥商人长住在中国，大批精美的中国瓷器远销摩洛哥。忽必烈创立的元朝，是中国历史上同世界交往空前的朝代。
忽必烈不但结束了中国长期的南北分裂状态，而且实现了辽东、漠北、西域、吐番、云南等地区的空前大统一。特别是吐蕃地区首次并入版图，使中国幅员远胜汉、唐。他还使各民族人员空前大批相互流动，形成元帝国文化多样性的显着特色，尤其是精通汉文化的各族文人学者的涌现，更是前朝没有的盛事。这其实奠定了中华帝国真正统一的基础。
在忽必烈大张旗鼓地推行汉法的同时，为了取得蒙古贵族们的支持及受其部族与阶级利益的影响，继续保留了许多蒙古旧制，如采邑制、蓄奴制等。为了维护蒙古贵族的特殊利益，忽必烈还继承和推广了蒙古人高于其他族人的民族压迫政策。民族分化政策是民族压迫政策的重要内容之一。忽必烈把全国各族人民分为蒙古、色目、汉人、南人四等。第一等是蒙古人，蒙古统治者称之为“自家骨肉”；第二等是色目人，包括钦察、唐兀、秃八、阿速、畏吾儿、回回、乃蛮等；第三等是汉人，又叫汉儿、乞塔、札忽歹，指淮河以北原金朝境内的汉族和契丹、女真等族，较早为蒙古征服的云南、四川两省的人和高丽人等；第四等是南人，又叫蛮人、新附人，指最后被元朝征服的原南宋境内的各族人民。这种民族压迫政策阻碍了历史的进步。
早期的蒙古部族首领们结为联盟，推举联盟的首领为汗。臣属与汗立盟宣誓，汗的义务是领导臣属们进行征服和掠夺，满足首领们对增加属民、土地和财货的贪欲。蒙古国时的大汗都以征服和掠夺当成自己的最高职责和追求。
忽必烈头脑中仍存在有旧的蒙古草原贵族的思想意识，习惯用诉诸武力的形式解决一切问题，直至老之将死，仍穷兵黩武，先后对周围临近诸国，如高丽、日本、安南、缅甸、占城、爪哇等发动了频繁的战争。这些侵掠战争，不仅给被侵掠诸国人民带来了沉重的灾难，而且也为元朝统治下的各族人民带来了不可名状的痛苦。刀光火海，鸡犬不宁；四民废业，哀鸿遍野，导致被侵掠诸国人民的强烈反抗和国内人民的起义此起彼伏。仅公元1283年，江南各族人民起义多达200余起，公元1289年递增到400余起。忽必烈发动的对外侵掠战争，都以惨败而告终，这是历史对忽必烈穷兵黩武天性的嘲弄和惩罚。
史家对忽必烈嗜利敛财、穷兵黩武的批评屡有记载。也许正因为如此，人们往往更容易把他想象为一位奢豪无度的贪君，事实上，忽必烈的个人生活是十分俭朴的。他在宫廷中移种思俭草，时刻不忘祖宗土阶茅茨的淳朴作风。史载，一次，察必皇后从太府监支取缯帛表里各一，忽必烈批评说：“此军国所需，非私家物，后何可得之？”又有史载，太子真金染病，忽必烈前往探视，见床上放有织金卧褥，他生气地对儿媳阔阔真说：“我总以为你贤淑，却不知你生活上这么奢华！”阔阔真慌忙跪下回话：“平时不敢施用，只因太子病，恐有湿气，才用它的。”说罢，即时撤去。后妃之贵，一缯之微，忽必烈都很严肃地对待，忽必烈确实是一位俭朴的皇帝。
公元1294年2月，忽必烈病逝于大都，享年79岁。葬在漠北起辇谷（在今克鲁伦河上游肯特山南麓）。忽必烈一生知人善任，重视建军治军，维护国家统一。他主张政治与军事并用，战抚兼施，注重集中兵力，避免两线作战；善于运用远程奔袭、迂回、围歼以及步兵、骑兵、炮兵、水兵联合作战等战法夺取胜利，为元朝的建立和巩固做出了重大贡献。
名家评说
世祖度量弘广，知人善任使。信用儒术，用能以夏变夷，立经陈纪，所以为一代之制者，规模宏远矣。
——明？宋濂等《元史》
要概括元世祖在中国历史上的地位则不难。他和其他创造中国朝代的人物一样解决了当日一大部分问题，可是也制造一部分新问题（这也是大历史着眼之处，不然中国的历史就不会贯穿各朝代的前后联系）。他不仅统一了从五代十国后期就已分裂的南北，而且以一个征服者的姿态出现，也比较稳健温和……如此我们也可以说忽必烈至少缓和了蒙古向外发展的残暴。
——黄仁宇《赫逊河畔谈中国历史》