使者带来了蒙哥在四川钓鱼城去世的消息，并催促忽必烈北归。此时45岁的忽必烈正打算渡过淮河进入宋境。就在忽必烈犹豫不决之时，接到了妻子的传信。
信中说他的幼弟阿里不哥正在调兵遣将，意图夺取汗位。忽必烈闻出了叛乱的味道，于是便同意了南宋支付岁币来换取两国划江为界的提议，掉头返回蒙古，集中精力应对即将升级为内战的汗位之争。这也使得南宋得以继续残喘20年。
此时摆在忽必烈眼前的是阿里不哥在蒙古西部的和林宣布称帝，而金帐汗国的统治者别尔哥因为宗教和领土问题成为了死对头。
帝国岌岌可危。为了挽救帝国，忽必烈在开平召开库里勒台，在部分宗王大臣的拥戴下登基成为了大蒙古国的皇帝。他更改蒙古旧制，采行汉法，建立与中原经济基础相适应的中央集权制封建政权。以汉地丰富的人力物力为依托，出兵击败了阿里不哥。
没过多久，金帐汗国的别尔哥、南俄的别儿哥、察克台王国的阿鲁忽在数月中相继离世。没有了后顾之忧的忽必烈重新放眼南方，他的传奇一生才刚刚开始。
忽必烈深知以中原为基地进行统治的重要性，于是他称开平为上都，又下诏将燕京命名为中都，并舍弃了蒙古传统的首都哈拉和林。
在夏冬两季往返于上都和燕京之间，燕京成为了忽必烈驾驭两个世界的最佳地点，同时这也是燕京成为今日华夏首都的原因之一。今天bj的紫禁城就是在忽必烈都城的基础上所建。
一切准备就绪后，57岁的忽必烈取易经“至哉坤元”之意，将国号由大蒙古国改为大元，从大蒙古国的皇帝变为了大元皇帝。
为了使自己的统治更加合法化，忽必烈引入佛教，建立了宗教体制和国家体制并行。一切都走上正轨的忽必烈将重新开启征服世界的战争。
南宋境内相较蒙古和中国北部的故城截然不同，这里河流纵横，城市布局复杂，长江天险更是让南宋的都城临安易守难攻。
城内备足了火药和粮食，这对于不善于攻城战的蒙古人来说更是难上加难。忽必烈决定建立一支水师，顺着汉江自北而下破宋。
1273年襄樊失陷，南宋防御体系崩溃。三年后，南宋太皇太后谢道清代宋恭帝出降，奉上了传国玉玺和降表，南宋都城临安失陷。
此后元军开始着手消灭南宋的残余势力，直到忽必烈65岁这一年，宋元双方在崖山外海进行了最后的海战，史称崖山之战