蒙古滚雪球式壮大，给帝国管理带来巨大挑战，也给汗位传承带来挑战。蒙古继承制是现任大汗在遗嘱中指定下一任大汗，然后由宗王大会确认才有效。这种制度为蒙古汗系宗亲之间争夺汗位提供了借口。一旦上一任大汗没留下遗嘱，或者宗王大会不认同，或者宗王大会出现巨大分歧，汗位之争就可能引发战争。
1257年，蒙古大汗蒙哥准备向宋朝发起战略进攻。1258年，他命令阿兰答儿辅佐最小的弟弟阿里不哥留守首都和林，亲自率军进攻四川。同时，蒙哥命令塔察儿、张柔率军进攻长江中游地区；命令已经由大理攻入交趾的兀良合台率军北上，从三个方向对宋朝形成围攻。塔察儿作战失利后，蒙哥命令忽必烈率军继续进攻长江中游地区。
1259年7月，蒙哥在钓鱼城下观察地形时被击中，受伤而死。他没有遗嘱指定大汗继承人。蒙古宗王争夺大汗之位的战争爆发——一部分宗王支持忽必烈继任大汗，一部分宗王支持阿里不哥继任汗位，双方势均力敌，出兵相互攻打。忽必烈在亲信八春、廉希宪、高挺等人支持下，分化阿里不哥支持者，在甘州决战击败阿里不哥的主要支持者阿兰答儿、浑海。阿里不哥从此走向颓势。西征获得巨大胜利的宗王旭烈兀明确表态支持忽必烈后，原本支持阿里不哥的很多宗王也转向支持忽必烈。
1264年，阿里不哥看到争夺汗位无望，率领身边的宗王和大臣到开平，与忽必烈会合，以避免蒙古帝国分裂。忽必烈和阿里不哥面对面质问，进行一番理论。忽必烈问阿里不哥：“你说，按照道理讲，我和你，谁应该继承汗位呢？”阿里不哥回答说：“原来，我认为我是对的，现在呢，我认为大汗是对的。”忽必烈哭笑不得。他念及亲情，下诏赦免阿里不哥等成吉思汗后裔的诸王，一切既往不咎，将阿里不哥的谋臣全部杀死。
1271年，忽必烈改国号大元。1274年，元军大举进攻宋朝。1279年，元军消灭宋朝残余力量，完全实现天下大一统。不过，诸王开始各自割地为王，互不统属，形成以元朝为名义宗主外加四大汗国的蒙古帝国体系。
忽必烈灭宋统一中国后，面临少数人统治多数人问题。为巩固统治，忽必烈将元朝人分为4个等级：蒙古人、色目人、汉人、南人。色目人指回族人以及西域各族人，汉人指金朝故地各族人，南人指宋朝（南宋）故地各族人。色目人是蒙古人统治天下的帮凶，主要做一些具体管理工作。
忽必烈特别宠信色目人，通过色目人横征暴敛，压榨各族人民，积累财富。负责给忽必烈理财的阿合马最终激怒蒙古贵族，被击杀。
阿合马是回族人，是忽必烈妻子察必皇后的陪嫁奴隶。由于这层关系，他有非常多的机会接近忽必烈。他智慧多，善言辞和揣摩人的心理。采用耶律楚材的建议后，蒙古统治者发现发展农业收税，比将那些土地用来放牧的收益要多得多。忽必烈统一天下后，想让国家迅速富起来，征收更多赋税，便将此事交给善于理财的阿合马。阿合马每次都能出色完成任务，深得忽必烈宠信。更重要的是，阿合马善于辩论，其他高官不服，与其争辩，阿合马总能有理由让对方屈服。忽必烈认为阿合马是一个出色的助手，授予阿合马大权，对他的话无不听从，对其专权也是睁一只眼闭一只眼。需要钱时，阿合马能及时筹集到，这才是忽必烈最关心的。
1262年，阿合马兼任诸路转运使，专门负责管理财政税负。他先后奏请朝廷垄断炼铁和卖盐。很自然，无论卖铁，还是卖盐，最终所得收入，都归阿合马管。后来，阿合马又奏请朝廷开矿、印纸币，垄断金银锡的买卖。1270年时，忽必烈还让阿合马兼任平章尚书事，当上宰相。阿合马仗着受宠信，不将任何同僚放在眼里。
1272年，元朝尚书省与中书省合并，阿合马出任合并后的中书省平章政事。1273年，阿合马直接任命儿子忽辛为大都路总管，被安童在忽必烈那里告发了。不久，安童又上奏说阿合马、张惠仗着权势经商谋利，一网打尽了天下利益，严重影响了百姓生计，逼迫他们有冤无地方申诉。忽必烈仅仅表示等税赋收完，该罢官的罢官。
1278年，中书左丞上奏阿合马任人唯亲，忽必烈不当回事。忽必烈曾对人说：“做宰相的人上要明白天道，下要察知地理，中间还要竭尽人事，兼三方面能力的人，才能做称职的宰相。阿里海牙、麦术丁等人是不能胜任宰相的。在回回人中，只有阿合马才能胜任宰相。”
阿合马如此受宠信，朝廷任何官员上奏他都没用。同僚们只敢用眼神表达不满。皇太子真金的随从王著疾恶如仇，秘密铸造一个大铜锤，以太子名义骗出阿合马，将其锤杀。
忽必烈震怒，令枢密副使孛罗等人率兵镇压作乱的人。孛罗等人杀死王著及其同伙，调查清楚情况后，如实向忽必烈报告。忽必烈了解事情真相后，说：“王著把阿合马杀了，确实是对的！”随后，忽必烈同意朝臣的请求，下令将阿合马开棺戮尸，使其党羽一一伏法。
此后，桑哥接替阿合马管理财税，改革经济财政，但同样骄横暴虐，成为百姓憎恨的对象。忽必烈宠信回族人，喜欢重用回族人管理财税，而回族人往往趁机横征暴敛，即使朝廷高官对此也无可奈何，更不谈那个时期的纳税人。元朝苛捐杂税繁多，官吏横征暴敛，建国之始就非常严重了。
