忽必烈是成吉思汗小兒子拖雷的第二個兒子，窩闊台死後，他的哥哥蒙哥統治時期，任命忽必烈負責南方的軍事。忽必烈重用儒臣，他每到一個地方都會訪求當地的賢才。當時漢人雖然被蒙古人看不起，但如果讓忽必烈知道哪個漢人有本事的話，他一定會親自去拜訪，將其請到自己府上任職。
忽必烈滅掉大理後，采納了徐世隆等人的意見，下令部下不準亂殺人，此後他一直遵守這個誓言，很大程度上減輕了人民的抵抗。
蒙哥在攻打合州的時候受了重傷，很快就死了。當時忽必烈正在湖北一帶作戰，一聽到蒙哥逝世的消息，馬上和南宋簽訂和約，跑回去爭奪汗位。這個時候，留守的小弟弟阿裏不哥已經擅自征兵，企圖奪取汗位。忽必烈在一些大臣和王爺的支持下登上了汗位，不久，阿裏不哥也在部分大臣的支持下稱汗，兩派勢力發生了嚴重衝突。忽必烈手中控製了漢地的人力物力和財力，比阿裏不哥優勢大得多，很快就將其擊敗。忽必烈以為阿裏不哥從此失去了力量，就沒有乘勝追擊。一年後，阿裏不哥卷土重來，在戈壁和忽必烈打了一仗，忽必烈雖然將其擊敗，但沒有抓到他，也沒有取得決定性的勝利。10天後，兩軍再次交戰，沒有分出勝負。當時兩派勢均力敵，但支持阿裏不哥的察合台家族的首領阿魯忽突然背叛了阿裏不哥，倒向了忽必烈。阿裏不哥被迫和阿魯忽作戰，但他不是阿魯忽的對手，最後隻好向忽必烈投降。忽必烈並沒有殺他，隻是把他囚禁了起來。
元世祖忽必烈像
忽必烈消除了來自本國的威脅後，就把目光放在了南宋身上。在和阿裏不哥作戰的時候，一批漢人突然背叛了他，但很快就被鎮壓了下去。這次叛亂引起了忽必烈對漢人的猜忌，他再也不像以前那樣對漢人言聽計從，而是采取了一係列措施限製漢人的權力。他廢除了漢人諸侯的世襲特權，並削弱漢人將領的兵權，在地方上實行軍民分治。另一方麵，他開始重用色目人，讓他們和漢族官員互相牽製。
忽必烈雖然對漢人抱有疑心，但對於個別漢人他還是很信任的。比如漢人劉秉忠就很受他信任，忽必烈自立為皇帝和改國號為元都是劉秉忠提出來的。忽必烈建立元朝後，被稱為元世祖，將大都定為國都。他設立了中書省作為政府的中樞機構，設樞密院主管大部分軍務。元朝有個和前代不同的地方就是在各地設立了行中書省這個機構，簡稱行省，也就是今天“省”這一級行政單位的由來。
為了鞏固蒙古貴族的統治，忽必烈還在大多數機構裏麵設立了達魯花赤一職，由蒙古人或者色目人擔任，是各機構的最高官員，掌握最後裁決的權力。
忽必烈在整頓好內務後，就開始大舉入侵南宋，很快就滅掉南宋，統一了中國。
忽必烈不光攻打南宋，他也繼承了先輩們開疆拓土的熱情。忽必烈把高麗當成是進攻日本的跳板。
占領高麗後，忽必烈派人出使日本，但使者並沒有能夠到達日本。第二年，高麗國王派人代替蒙古使節向日本遞交國書，日本政府拒不答複，此後又拒絕過一次忽必烈的使者。忽必烈生氣了，決定發兵討伐日本。第一次討伐船隊遇到台風，全軍覆沒，後兩次也都遇到了台風，雖然有少量士兵登陸成功，但由於缺乏補給，都失敗了，最後也沒有能夠攻下日本。
忽必烈把全國人民分成4個等級，第一等級是蒙古人；第二等級是色目人，是西域各國的人；第三等級是漢人，指原來在金朝統治下的各族人民；第四等級是南人，是原來南宋統治下的人民。前兩個等級受到優待，而後兩個等級則受到歧視。這種民族政策造成了很大的民族矛盾，為日後元朝的滅亡埋下了伏筆。
忽必烈在位35年，80歲那年去世。他結束了中國長達400多年的南北對峙的局麵，是我國曆史上出色的政治家。