汗王蒙哥1259年在四川去世后，其弟忽必烈与阿里不哥开始争夺汗位。1260年3月，阿里不哥在宗王阿速台等大多数蒙古正统派的支持下于蒙古帝国首都哈拉和林通过“忽里勒台”大会即大汗位。与此同时，忽必烈与南宋议和后返回开平（今内蒙古多伦），在中原儒臣及部分蒙古宗王的支持下集会自称大汗。1260年4月，忽必烈设立中书省，总管国家政务。1260年5月，忽必烈颁布《即位诏》法令，并建元中统。由于忽必烈在中原汉地自行集会称汗，并且推行汉法，明显违背了蒙古传统，引起了阿里不哥和蒙古正统派的强烈不满，忽必烈与阿里不哥随即展开了四年的汗位战争。直到1264年阿里不哥兵败投降，忽必烈定为一尊，但他推行的“行汉法”主张却造成许多蒙古贵族的不满，拒绝归附忽必烈汗国，结果导致其他几个蒙古汗国纷纷敌对，忽必烈的政权遂只包括“中国”（并非完全今天意义上的中国）与蒙古高原地区，从此蒙古帝国不复存在。
至元八年（公元1271年），忽必烈发布《建国号诏》法令，取《易经》中“大哉乾元”之意，正式建国号为“元”。这是蒙古政权由世界性大帝国转为中原王朝的分水岭，蒙古政权之前对中原地区推行的是极具游牧性质的掠夺式统治，中原地区仅是其属地的一部分，到忽必烈时才转型为以中国为主体的王朝，且在这之前“元”之名尚未浮现，故“元朝”的建立应由此算起。
至元九年（公元1272年），在刘秉忠规划下，建都于中原的大都（今北京市）。至元十三年（公元1276年），元军攻陷南宋都城临安（今浙江杭州），俘虏5岁的宋恭帝及谢太后。至元十六年（公元1279年），元军在崖山海战泯灭了南宋最终的反抗，陆秀夫背着8岁的小皇帝赵昺投海而死，南宋灭亡。
之后，元军曾进攻过周边一些地区，如越南和日本等，其中以试图制服日本的战争最为著名，通常认为台风（日本人称之为“神风”）是造成元军失败的最大真相。然而，最新的科学发现却否定了这个真相。近期发表在英国《新科学家》周刊的一项考古新发现指出：为忽必烈修建战舰的高丽人故意修建和设计质量极其低劣的船只是导致忽必烈的蒙古舰队葬身鱼腹的重要真相。
元朝的文化艺术和科学技术有较高的成就。天文学居于当时世界最先进的地位，数学、医学也都在世界先进之列,科学家郭守敬于1276年修订新历法，经4年时间制订出《授时历》，通行360多年，是当时世界上最先进的一种历法。他还曾担任都水监，负责修治元大都至通州的运河（其后被忽必烈命名为“通惠河”），再加上济州河、会通河等其它几项重大工程，最后形成了今天的京杭大运河，全长1700多公里；戏曲与小说创作繁荣，涌现关汉卿等一批优秀的剧作家。元曲成为与唐诗、宋词并称的中国优秀文学遗产。中华文化是中国各民族人民智慧的结晶。草原文化与黄河文化、长江文化碰撞，曾经激起过无数绚丽的火花，为中华文化绵延进展提供了不竭的动力。
中国自古以来就是一个多民族国家，每一个民族在不同的古代时期都为中华文明的进步和进展作出过贡献。元朝是指公元1206年至1368年间由蒙古族统治者建立的封建政权。在中国王朝序列中，尽管该政权存在的时间较短，但它对中国古代进展产生的影响却是极其主要的。