1260年三月，忽必烈在開平(今內蒙古正藍旗)召開忽里臺大會，即大汗位，建元中統(tǒng)，任用漢地士人，建立中書省，十路宣撫司以及負責中原地政務的燕京行中書省等行政機構，鞏固了在中原地區(qū)的統(tǒng)治地位。阿里不哥也在漠北召開忽里臺，稱汗，據(jù)有漠北地區(qū)。駐軍六盤山的蒙古軍的主帥渾都海、奉蒙哥命主管陜西政務的劉太平以及四川蒙古軍的一些將領，擁護阿里不哥為汗，企圖以秦蜀之地響應。忽必烈遣廉希憲為京兆等路宣撫使，急馳赴任，殺劉太平、霍魯海和四川軍中附阿里不哥的將領。不久，諸王合丹、汪良臣等合軍，擊敗渾都海和逾漠南下應援的阿藍答兒，完全控制了關隴川蜀地區(qū)。同時，忽必烈親自率師北征，次年，與阿里不哥激戰(zhàn)于昔木土腦兒(今蒙古人民共和國蘇赫巴托省南部),雙方死傷相當，各自退兵。因忽必烈切斷了漢地對漠北的物資供應，阿里不哥陷于窘境。至元元年(1264),阿里不哥眾叛親離，勢窮力竭，向忽必烈投降。至此，忽必烈終于控制了嶺北局勢，并將勢力伸入畏兀兒地區(qū)。中原漢地成為忽必烈政權的重心，他順應時勢，全面推行“漢法”,改革蒙古統(tǒng)治者對江地的統(tǒng)治方式。1262年，山東行省大都督李璮趁北邊有戰(zhàn)事，結宋為外援，占據(jù)濟南，并企圖策動華北各地諸侯響應。忽必烈調集重點圍攻濟南，七月攻破城池，李璮被殺。忽必烈因勢利導，罷世侯，置牧守，分民、兵之治，廢州郡官世襲，行遷轉法。大大限制和削弱了中原各地數(shù)十年專制一方的大小諸侯的勢力，加強了中央集權。中統(tǒng)、至元之初，元廷博采漢族士大夫建議，遵循中原傳統(tǒng)制度，同時也采取了充分保障蒙古統(tǒng)治者特殊權益的各種措施，大體奠定了元朝一代政制的規(guī)模。中統(tǒng)四年(1263),以開平為上都。至元元年，升燕京為中都。四年，始于中都舊城東北建造新城。至元八年十一月，詔先天下，取《易經》“乾元之義”,建國號為大元。九年，升中都為大都(今北京),成為元朝多民族國家的政治中心。