忽必烈建元

1260年三月，忽必烈受到东道诸王塔察儿、西道诸王合丹等的拥立，在开平召集忽里台，即大汗位，建元中统。同时任用汉族士人建立了中书省、十路宣抚司等政务行政机构，巩固了在中原地区的统治地位。
　　阿里不哥也在漠北召开忽里台，称汗，据有漠北地区。驻军六盘山的蒙古军主帅浑都海、陕西的刘太平，以及四川蒙古军的一些将领，拥护阿里不哥为汗，企图以秦蜀之地响应。
　　忽必烈遣廉希宪为京兆等路宣抚使，杀刘太平和四川军中依附阿里不哥的将领。不久，诸王合丹、汪良臣等合军，击败浑都海和逾漠南下应援的阿蓝答儿，完全控制了关陇川蜀地区。
　　七月，忽必烈亲率大军去和林征阿里不哥。九月，阿里不哥败逃，追至吉利吉思。忽必烈命宗王移相哥统领一军留驻和林，以待阿里不哥。
　　1261年秋，阿里不哥率军袭击移相哥军，乘胜南下。忽必烈急忙率领张柔等七处汉军，并令董文炳率射手千人，塔察儿率军士万人从征。十一月，忽必烈军与阿里不哥战于昔木土脑儿（今蒙古苏赫巴托省南部）。诸王合丹等为右军；诸王塔察儿等将左军；诸王哈必赤将中军，合势进攻。塔察儿与合必赤分兵奋战，大破阿里不哥的斡亦剌军。阿里不哥后军阿速台复至，再战，两军各有伤亡。阿里不哥北撤，忽必烈也还军。
　　因忽必烈切断了汉地对漠北的物资供应，阿里不哥陷于窘境，便派阿鲁忽（察合台孙）前往主持察合台汗国政务。但阿鲁忽取得汗位后，拒绝向阿里不哥提供物资，并扣留其使者，于是阿里不哥举兵而击阿鲁忽，进驻阿力麻里，阿鲁忽西走撒马尔罕。
　　1264年（至元元年），阿里不哥众叛亲离，走投无路，向忽必烈投降。
　　中原汉地成为忽必烈政权的重心，他依靠汉族士大夫，推行“汉法”，改革蒙古统治者对汉地的统治方式。1262年，山东行省大都督李檀趁忽必烈与阿里不哥争战之机，结宋为外援，占据济南，并企图策动华北各地诸侯响应。忽必烈调集重兵围攻济南，七月城破，李檀被杀。忽必烈因势利导，罢世侯，置牧守，分民、兵之治，废州郡官世袭，行迁转法。专制一方的世侯势力受到限制和削弱，加强了中央集权。1271年（至元八年）十一月，忽必烈诏告天下，正式建国号为“大元”。1272年二月，改中都为大都（今北京），宣布大都为元朝的都城。