忽必烈登基。
云南大理城外苍山龙泉峰下，有一条著名的三月街，这里耸立着一块巨大石碑，在苍烟落照中显得异常伟岸，这就是有名的“元世祖平云南碑”。
元世祖平云南碑
中国西南边疆省份云南，自古就是多民族聚居地区，自西汉起就已纳入中国版图。唐代中叶，以乌蛮为主体的南诏政权在当地兴起，统治延续达一个半世纪。后晋天福二年（937年），白蛮贵族段思平始建大理国，到蒙古兴起时，大理政权统治云南已近三个世纪。
蒙哥汗即位后，开始实行对南宋的战略大包抄，试图从西南地区寻找南宋防线的突破口。1252年，他把这一重任交给了弟弟忽必烈。
此次攻伐大理，大军据说有十万之众。临行前，谋臣姚枢特别向忽必烈讲起北宋名将曹彬攻取南唐不枉杀一人的故事。第二天清晨上路，忽必烈在马上兴奋地向姚枢喊道：“汝昨夕言曹彬不杀者，吾能为之，吾能为之！”
南征大军走的路线是人迹罕至的大雪山，异常艰险，很多时候只能徒步前进。1253年年底，经长途跋涉，南征大军终于抵达大理城。大理城攻克前，忽必烈曾派三名使者进城招降，但都被杀害。攻克大理后，在侍从姚枢、刘秉忠、张文谦等人的劝说下，忽必烈破天荒地没有采取屠城这一蒙古传统的报复手段，而是命姚枢将携带的布帛割裂为旗，上面书写禁止杀戮的命令，遍插城内大街小巷。忽必烈的怀柔政策，使接下来的军事行动异常顺利，蒙古大军很快平定了云南各地。
蒙古对大理的征服，使南宋陷入腹背受敌的境地，但更具深远意义的是，在分离数百年后，云南地区又被重新统一于中央王朝。元朝建立后，忽必烈建云南行省，以回回政治家赛典赤为平章政事，进一步加强了云南与内地的联系。
忽必烈的威望与日俱增，逐渐引起兄长蒙哥汗的猜忌。
1257年，蒙哥汗派遣亲信大臣阿蓝答儿、刘太平等前往陕西、河南等地进行钩考，审计忽必烈的财政支出状况。忽必烈手下官员，除个别勋贵大臣外，几乎被一网打尽，忽必烈陷入非常艰难的困境。
在姚枢的劝说下，忽必烈决定屈服，亲自北上觐见蒙哥汗，兄弟二人终于冰释前嫌。不过，经此打击，忽必烈在中原地区设立的各个军政机构都被撤销，失去了总领漠南汉地事务的大权。
1259年，蒙哥汗决心彻底解决南宋，忽必烈重获起用，负责指挥东路军，攻打鄂州。当双方正在激战时，从四川传来消息：蒙哥汗在钓鱼城战死。面对这一突如其来的变故，忽必烈在几经犹豫后，决定从鄂州战场抽身。在与南宋权臣贾似道议和后，忽必烈率大军急速北上，开始了对蒙古大汗宝座的角逐。
1260年三月初，在部分蒙古宗王、中原汉地官僚士大夫的拥戴下，忽必烈于开平正式登上蒙古大汗的宝座，并首次采用汉族王朝的年号——中统纪元。
忽必烈的登基，标志着一个新时代的来临。
内蒙古锡林郭勒盟博物馆忽必烈登基大典景观
此前的四位蒙古大汗，政治中心都在以和林为中心的蒙古高原，中原汉地只是蒙古帝国的边疆省份。1260年忽必烈即位后，这种格局开始颠倒过来，中原地区成为蒙古政权统治的核心地带，这不可避免地使蒙古政权的性质发生改变。也正是这个原因，史学界一般把1260年作为元朝的开始，虽然元朝作为国号正式出现，是十一年之后的事。
忽必烈即位后，在汉族儒臣的帮助下，对蒙古原有的统治制度进行了较为彻底的改革。
在中央，建立起以中书省、枢密院、御史台为核心的汉式官僚机构。其中，中书省是中央最高决策与执行机构，枢密院与御史台分掌军事与监察大权。忽必烈曾形象地把中书省、枢密院比喻为自己的左右手，而把御史台看作辅助矫正左右手的机构。
在地方，逐步确立起行省制度。行省简称省，起先是中书省派出机构，以后逐渐固定为地方行政区划。全盛时期，元朝在全国共设有十一个行省（包括在高丽建立的较为特殊的征东行省）。行省之下，元朝还设有宣慰司、路、府、州、县等各级机构。
