忽必烈生于1215年，是成吉思汗幼子拖雷的第四个孩子，他的生母是唆鲁禾帖尼。据说他是成吉思汗最钟爱的孙子。从小，忽必烈就同父亲拖雷一起征战沙场，父亲去世时他才17岁。
尽管成吉思汗指明了继承权的分配问题，子女们也遵循了他的遗嘱，但是到成吉思汗孙子辈掌权的时代，蒙古国已经变得四分五裂。
成吉思汗的儿子窝阔台汗死后，其妻子昭慈皇后统治了一段时间，后来她的儿子贵由继承了王位。贵由汗死后，其遗孀钦淑皇后宣布摄政。
1260年蒙哥汗死后，忽必烈兄弟之间展开对王位的激烈争夺。其中最小的弟弟名叫阿里不哥（称为蒙古草原上的“家族守护者”），他有着身为金帐汗国的汗王哥哥拔都，以及驰骋北方草原的侄子海都的支持。王位的下一位继承者本是忽必烈，但是阿里不哥的支持者反对忽必烈执政，认为他过于“汉化”，行为举止不够“蒙古化”。
1260年，忽必烈与宋朝停战，挥兵西北向其弟阿里不哥的驻地哈尔和林进军。忽必烈大军攻下哈尔和林后，利用该城同阿里不哥军队作战。终于在 1264 年，迫使阿里不哥对哥哥忽必烈臣服。忽必烈对弟弟进行了大赦，还为其分配了土地，但是忽必烈并没有放过那些在阿里不哥身边鼓动其造反的人。忽必烈的侄子海都拒绝归顺，其后30年间一直伺机袭扰中原边境。
1271，改“大蒙古”国号为元，1272年迁都元大都（今北京）。随后即举兵南下，直至1279年灭南宋。
元时期地图，除元朝本土以外还有四大汗国，即钦察汗国、窝阔台汗国、察合台汗国与伊利汗国。四大汗国名义上听命于元朝皇帝，但实际上各自为政。
忽必烈虽被誉为明君，但事实上，他也为元朝后来的衰落埋下隐患。其实，他自己也预见到了蒙古的分裂。俄国的别儿哥从未承认忽必烈的最高权力地位，始终保持自己所占领土的独立地位。旭烈兀在波斯建立了独立的伊儿汗王朝。
北方的大草原上，海都也保持着他的独立统治。因此，虽然在忽必烈治下中国的发展达到了新的顶峰，但不久之后，汉人仍然推翻其继承者的政权，建立了后来的大明王朝。
1294年2月，忽必烈逝世。从此以后，再没有任何一位蒙古统治者能达到他的高度。而威尼斯旅行家马可・波罗的相关记述也使得忽必烈成为了蒙古专制君主制度下的绝佳代表。