忽必烈于1260年5月就任大蒙古国第五任大汗，1271年12月建立元朝，成为元朝首任皇帝。在忽必烈看来，大元朝就是大蒙古国，窝阔台汗国、察合台汗国、钦察汗国、伊尔汗国都是元朝的领地，他是天下独一无二的“众汗之汗”。但这四个汗国，除了忽必烈弟弟旭烈兀建立的伊尔汗国，名义上承认大元的宗主国地位，其他三个汗国基本都不理忽必烈的岔，蒙古帝国实际上已经分崩离析。1279年忽必烈消灭南宋海上政权，统一了中国，结束了长达一个世纪之久的战争之殇，开始统治这片屡被战火摧残的大好河山。
元朝疆域广袤，既有蒙古草原上的蒙古人聚集区，又有长江以北被金朝统治100多年的中原汉人地区，还有新占领的江南汉人地区。对此，忽必烈采取了分地而治的策略，以蒙古法律制度和礼法民俗治理蒙古人地区，以金朝制度治理中原地区，以南宋汉制治理江南地区，施行了差异化的管控策略。忽必烈保留了南宋官僚体系，留用了大部分官员。设立“司农司”专管农业生产，改革赋税制度，使江南地区的赋税标准比南宋时还要低，减轻了农民负担，促进了农业发展。
创新构建“一省一钞一河”，影响极其深远。“一省”是指忽必烈在借鉴金朝经验的基础上，推行的“行省”制度。在中央设置中书省，总理全国政务;在各地设置行中书省，作为中书省的派出机构(后逐渐成为固定的地方行政机构)，掌管辖区内军政要务。行省设丞相一人，掌管全省军政大事。行省下设路、府、州、县。元朝在全国设置了岭北、辽阳、河南、江北共10个行省， 开启了“省”级管理区域的先河。特别需要指出的是，自元始正式纳入中国版图，元朝设立宣政院，管理全国佛教和藏区行政事务。元代钞票遭遇三大憾事，竟至颓废而亡。忽必烈雄才伟略，一生干了许多大事，但晚年也遭遇了事业和生活的一些挫折，对他产生了重大影响。第一件就是对外扩张遭遇挫折。从1281年起，忽必烈接连派遣军队远征日本、安南、占城、缅甸与爪哇，想进一步扩展元朝版图，但都遭到了失败。笔者认为主要是跟地理位置和气候条件有关系，蒙军擅长陆战，不习惯水战，远渡重洋打日本自然受限。安南、缅甸这些地方气候炎热，习惯了凉爽气候的蒙古人自然也难以适应，导致战斗力严重下降。第三件憾事就是爱子早亡。忽必烈最喜欢的是嫡长子真金，早早将其立为皇太子，打破了蒙古大汗必须由忽里勒台大会推选的旧例，建立了嫡长子继承制。真金太子比忽必烈还要喜欢汉族文化，极力推崇汉化改革，跟晚年思想趋于保守的忽必烈有些不太相符，与忽必烈宠信的掌管财政的大臣阿合马屡屡发生冲突，曾经把阿合马打得鼻青脸肿。后来因为一个大臣上了一条“皇上年事已高，应该禅位太子”的奏折，引起了忽必烈的震怒，虽未责罚真金，但真金内心却惶恐不安，最后竟抑郁而死，“白发人送黑发人”的惨剧让忽必烈异常痛苦。
在多重打击下，忽必烈日益消沉，开始酗酒和暴饮暴食，仿佛只有在狂吃狂喝中才能忘记痛苦、找到快乐。他的体重迅速增加，越来越肥胖，引起了很多病患，折磨得他痛苦不堪。1294年2月18日，忽必烈在大都病逝，享年79岁。
