1276年2月4日，元军攻入临安，宋恭帝奉上传国玉玺和降表，南宋灭亡，元朝掌握全国性政权。1279年3月19日，南宋海上流亡政权残余的最后一支抵抗力量被消灭。
1282年3月，中书平章政事阿合马被益都千户王著所杀。阿合马是察必皇后的父亲按陈那颜的陪嫁奴隶。1264年被元世祖任命为中书平章政事。主要掌理财政，推行清理户口、推行专卖制度、发行钞票(时称交钞)等方式，增加朝廷收入。元朝灭亡南宋之后，继续在江南地区实行发钞和药材限制专卖政策，大大增加财政收入，但也激发了大臣们的不满。
1286年1月5日，皇太子真金卒。真金为元世祖嫡长子，1261年被封为燕王，1273年被封为皇太子，1279年参决朝政。真金自幼深受汉文化影响，当政后亦作为汉法派之领袖与阿合马等理财派对立。1285年因禅让事件而忧郁成疾。
1287年，东北诸王乃颜反。乃颜，成吉思汗幼弟铁木格斡赤斤后裔。镇守漠北的北安王那木罕所部土土哈从驻地东行，"疾驰七昼夜"，在土拉河挫败乃颜叛党西掩的兵锋，接着又沿克鲁伦河而下，破其后续部队万余骑。乃颜试图争取西道诸王接应，由东向西打通岭北，占领"国家根本之地"的战略计划，在叛乱之初即告失败。大约与土土哈断然发兵东进同时，忽必烈决定亲征乃颜。六月初，忽必烈抵达撒儿都鲁之地(当即今呼伦湖东南的沙尔土冷呼都克)。元军在这里先后与叛将黄海、塔不台、金家奴等叛军"众号十万"遭遇。至夜，李庭持火突袭敌阵，叛军惊溃。
1288年，忽必烈命皇孙铁穆耳(即后来的元成宗)、大将玉昔帖木儿再度出征。战火从大兴安岭东西两侧一直延烧到高丽境内。直到1291年末，元军方始最终扑灭乃颜之乱的余烬。
1294年，元世祖病逝。皇位争夺在真金长子甘麻剌和真金第三子铁木耳之间展开。（真金次子答剌麻八剌1292年先于世祖病逝）最后，元朝丞相伯颜决断，立铁木耳为皇帝，即元成宗。甘麻剌俯首称臣，归藩漠北。
1299年，元成宗命皇侄海山（真金次子答剌麻八剌之长子）总兵漠北，与西北诸王海都决战。1300年，海山在阔别列大破海都军，翌年又亲自率军与海都在蒙古高原上展开几番恶战，结果海都败死。
由于年轻时饮酒过度，元成宗铁穆耳晚年一直被重病所扰。中宫卜鲁罕皇后秉政，卜鲁罕有智谋，信任相臣哈剌哈孙，代元成宗铁穆耳施政也做得比较公允，颇得好评。
1303年，枢密断事官曹拾得奏告河南行省左丞朱清和江西行省参政张瑄，“贵富为江南望”，“濒海怀异志”。
朱清、张瑄二人原来是南宋末的私盐贩兼海盗，张瑄还充任宋朝市舶司舟楫部辖，入元后，两人依靠海运及市舶迅速积累财富，“田园宅馆遍天下，库藏仓庾相望，巨艘大舶帆交番夷中，舆骑塞隘门巷”；“富过封君，珠宝番赁万万计”。
朱、张二人在世祖朝有开拓海运漕粮之功，虽然在至元末就有人告他们有异志，但忽必烈都没听，反而诏丞相完泽说“朱、张有大勋劳，朕寄股肱，卿其卒保护之。”
这次接到曹拾得的举报，执政的卜鲁罕立即下令御史台鞫问朱清、张瑄，丞相完泽以世祖皇帝的委托去劝谏皇后对朱张二人网开一面，卜鲁罕并不买账。
最后，朱张二人下狱死，家属籍没，巨额财产全部被收入皇后位下的中政院，卜鲁罕皇后通过处理朱张大案捞了一把。

1307年，元成宗病逝。皇太子德寿早薨。于是卜鲁罕皇后欲立安西王阿难达为帝。答剌麻八剌次子爱育黎拔力八达，与右丞相哈剌哈孙合谋，诛谋自立的安西王阿难答与中书左丞相阿忽台，拥立统军北边的长兄怀宁王海山为帝，是为元武宗。
武宗即位后爱育黎拔力八达被立为皇太弟，领中书省、枢密院，相约兄终弟及，叔侄相传。这就是元史著名的武仁授受。
元武宗继位后，很大一部分权力掌握在皇太弟爱育黎拔力八达手里。包括元武宗的亲信三宝奴、太监李邦宁，都劝元武宗废皇太弟，立己子为皇太子。元武宗虽然拒绝了废除皇太弟，但是接受了另立尚书省，这样架空了皇太弟爱育黎拔力八达的权力。
元武宗为加强统治，笼络天下文人，还加封孔子为大成至圣文宣王。元武宗之妹妹祥哥剌吉嫁给弘吉剌部琱阿不刺万户为妻。琱阿不刺封地包括山东在内。祥哥拉吉多次代替兄长到孔子墓地祭拜。

光看这杀来杀去，元朝能撑一百多年也是相当厉害了

1311年，元武宗病逝，爱育黎拔力八达继位，就是元仁宗。元仁宗继位后，罢尚书省，杀武宗亲信三宝奴等。收回大权。
元仁宗自幼拜名儒李孟为师，因此上任后任命李孟为中书平章政事，并且在李孟劝导下准备恢复科举。1313年，元仁宗下诏恢复科举。1315年在大都会试。张养浩等主持科举考试。最后录取张起岩、欧阳玄等，成为日后编写宋辽金史的中坚。
当时江南富豪和诸王、寺观等大量隐占官、民田产，强者田多税少，弱者产去税存，赋役不均，严重影响政府的财政收入。 延佑元年(1314年)，鉴于当时田亩"欺隐尚多，未能尽实"，造成国家"岁入不增"，元仁宗爱育黎拔力八达采纳中书平章政事章闾的建议，行经理之法。史称延佑经理。遂以章闾、你咱马丁、陈士英等分别前往河南、江浙、江西督办，并责成行御史台及枢密院给予行政和军事协助，行御史台分台镇遏，枢密院以军防护。采取"揭榜于民，限四十日，自实于官"，严令百姓于限期内向官府申报本户的田亩数量，重新登记，作为征收租税的依据;如有欺隐作弊者，许知情者告发，依法治罪。
由于各级官吏贪刻，且与地方富豪互相勾结，以无为有，妄增亩数，而有很多富民却因贿赂官吏隐瞒田产，人民深受其害。延佑经理成了流毒三省的一项暴政，至有逼死人命及拆毁民屋、发掘民墓以虚张顷亩之事。江西经理田粮，赣州一路受害最深。1315年年四月，江西宁都(今赣州)州民蔡五九聚众起事，受害农民纷起反抗，七月间两次包围州城。八月初元军破围，蔡五九退入山中称王。不久，元军袭破其所据守的山洞。蔡五九移兵攻汀州路宁化县，福建震动。九月，江浙、江西两省元军合力剿捕，擒杀蔡五九于石城(今属江西)，起义失败。
1316年，元仁宗封武宗长子和世剌为周王，出镇云南。这是元仁宗欲立己子硕德八剌为皇太子的一个步骤，违背了武仁授受的诺言。于是和世剌到陕西后反叛，失败后逃往西域。随后，元仁宗立己子硕德八剌为皇太子。
铁木迭儿是皇太后的近臣。当初元武宗驾崩，元仁宗在东宫，以变乱旧章，诛杀丞相脱虎脱(三宝奴)等，任用完泽及李孟为中书平章政事，锐意改革。而皇太后在兴圣宫，已有旨，召铁木迭儿为中书右丞相。一个月后，元仁宗即位，不得已任用铁木迭儿为相。由于铁木迭儿贪赃枉法，1316年被赵世延等上奏罢官。
1316年七月，元仁宗拜赵孟頫为翰林学士承旨、荣禄大夫，知制诰、兼修国史，用一品例，推恩三代。 元仁宗待他甚厚，只呼其字而不呼其名，在与侍臣谈论文学之士时，将赵孟頫比作唐代李白、宋代苏轼，称赞他品行纯正，博学多闻，书画绝伦，又精通佛学及老庄之学，这些都是人所不及的。

1320年元仁宗病逝，元英宗继位，铁木迭儿在太后支持下再入中书为右丞相。铁木迭儿再入中书后，对之前导致他罢官的人打击报复，赵世延等被罢免。铁木迭儿本来以为终于可以自己说了算了，没想到元英宗以木华黎后裔拜住为左丞相，使铁木迭儿为所欲为的愿望落空。铁木迭儿把当初检举他的赵世延下狱，明令处死，但是被元英宗释放。铁木迭儿大为震惊，到元英宗哪里询问，元英宗直言：这是朕的意思。铁木迭儿又惊又恼，最后郁闷而死。
元英宗和拜住清洗铁木迭儿的党羽，其中铁失是铁木迭儿的亲信，对元英宗又惧又怕，于是和元英宗身边的卫士密谋，在南坡这个地方，将元英宗和拜住刺死，同时派人到漠北去迎立甘麻剌的儿子也孙铁木耳为皇帝。(甘麻剌当时已经病逝）
甘麻剌的儿子也孙铁木耳继位，就是泰定帝，泰定帝继位后并没有重用杀害元英宗的铁失，相反把铁失正法，从而得到朝臣的拥护。
泰定帝从小生长漠北，对汉文化知之甚少，但是泰定帝非常虚心，请朝中有名的儒臣开设经筵，讲解中国历史上治国成功和失败的经验教训，同时也提高了自己的汉文化水平。泰定帝还把被元仁宗放逐到海南的元武宗的次子图铁木耳封为怀王，封地在南京。
1328年泰定帝在上都病逝，元武宗的旧臣床兀儿的儿子燕帖木儿当时是大都留守，趁机发动兵变，拥立元武宗的儿子为帝，当时元武宗的长子远在西域，元武宗的次子图铁木耳抢先回到大都继位，就是元文宗。经过燕帖木儿和上都的泰定帝旧臣激烈的战斗，燕帖木儿取得了胜利。这就是元史上著名的两都之战，这场战争极大削弱了元朝的实力，也是元朝走向衰弱的转折点。
远在西域的元武宗的长子和世剌，也就是元文宗的皇兄欲回大都继位，走到王忽查都地方，与元文宗和燕帖木儿汇合，元文宗和燕帖木儿假意谦让，趁夜将皇兄毒死。元文宗重新继位。
由于燕帖木儿功劳很大，从此大权独揽，被任命为大丞相。元文宗任命赵世延为中书平章，但是并不能阻挡燕帖木儿专权。
元文宗只好和在南京怀王时期的旧臣虞集和柯九思，设立奎章阁，试图在文化上大有作为，编纂了《经世大典》。

1332年元文宗病逝，临死前对毒死皇兄感到悔恨，决意传位给兄长的儿子。当时和世剌有两个儿子，长子妥欢铁木耳被元文宗先发配到高丽，又转往桂林，已经13岁，幼子懿璘质班年纪尚幼，年仅七岁。为了便于控制，燕帖木儿先立幼子为帝，即元宁宗，但是元宁宗不到两个月就病逝了。于是燕帖木儿只好到桂林迎立妥欢帖木儿，因为对妥欢帖木儿比较疑惑，所以燕帖木儿迎回妥欢帖木儿后，没有马上立为皇帝。这时燕帖木儿暴病而死，于是妥欢帖木儿继位，就是元顺帝。
元顺帝继位后，任命拥立元文宗同样有功的伯颜为右丞相，燕帖木儿的弟弟撒敦为左丞相，同时册立燕帖木儿的女儿为皇后。不久，燕帖木儿的儿子唐其势继承其叔叔撒敦为左丞相。唐其势想和伯颜一决高下，结果被伯颜击败，燕帖木儿的势力包括唐其势和皇后都被伯颜铲除，伯颜开始大权独揽。
伯颜的侄子脱脱对伯颜大权独揽感到不满，在他的老师吴直方劝导下将伯颜推翻，从此皇权归到元顺帝。
元顺帝任命脱脱为丞相，开始了一系列改革，因此这段时期史称“脱脱更化”。
但是元朝已经积重难返，由于治理黄河，大批民工在白莲教徒刘福通率领下起义，史称红巾军大起义。与此同时，在湖北，白莲教徒徐寿辉发动起义呼应。在江浙，盐民张士诚也发动了起义。与此同时，也出现了察罕帖木儿李思齐等帮助朝廷镇压农民起义的地主武装。
这时候，元顺帝任命脱脱统领大军镇压农民起义，脱脱首先在徐州取得胜利，然后兵围高邮张士诚，这时候朝中有脱脱的反对派叫哈麻奏本，最终元顺帝削夺了脱脱的兵权，哈麻又以元顺帝的名义赐死脱脱。脱脱统帅的兵马溃散，已经陷入低谷的农民起义重新迎来高潮。
脱脱手下兵马溃散后，朝廷主要依赖的部队一是民间地主武装，主要是察罕帖木儿，二是元朝将领答失八都鲁的川军，在镇压徐寿辉起义方面很有成效。于是元顺帝把答失八都鲁的部队也调遣到中原。察罕帖木儿被起义军将领田丰诈降刺杀，察罕帖木儿的外甥扩廓帖木儿，也就是王保保接掌兵权。同时川军进入中原后，答失八都鲁战死，答失八都鲁的儿子孛罗帖木儿接掌兵权。结果孛罗帖木儿的军队和王保保的军队发生矛盾，朝中也有两派分别支持孛罗帖木儿和王保保。由于奇皇后和皇太子支持王保保，孛罗帖木儿被削夺军权，孛罗帖木儿不服，率军队进京，皇太子逃到王保保处避难。元顺帝不得不任命孛罗帖木儿为丞相，孛罗帖木儿在大都胡作非为，元顺帝忍无可忍，与义士联合将孛罗帖木儿处死。
这时候，南方的几只起义军都被朱元璋统一，朱元璋建立大明，命令徐达和常遇春北伐，元顺帝急忙命令王保保回援大都，王保保不从。这样，大都被徐达常遇春攻陷，元朝灭亡。元顺帝率领妃嫔和大臣逃出塞外，从上都又奔应昌，1370年在应昌病死。