按照蒙古族的传统习俗，幼子通常继承父亲的事业，而年长的诸子则需要外出谋生，自行开创人生道路。因此，成吉思汗在生前便对诸子进行了分封：拖雷被留在父母身边，继承了父亲在斡难和怯绿连的斡耳朵、牧地以及麾下军队；成吉思汗遗留的12.9万大军中，其中10.1万精锐悉数归拖雷掌管。

成吉思汗病逝之后，拖雷暂代国家事务，直到两年后，蒙古部落在忽里台上举行大汗选举。1229年9月13日，拖雷与察合台等宗王共同推举窝阔台为大汗。此举标志着拖雷不仅稳固了父亲遗留下来的权力，也在政治舞台上展现出他与兄弟们的合作与影响力。

1232年九月，拖雷在北返蒙古草原的途中辞世。《元史》记载称，窝阔台因重病，拖雷为救其一命，愿以自己替身，饮用巫师所设的符水以治病而身亡。《蒙古秘史》则记载，窝阔台在一次重要战事中患重疾，拖雷为救兄长，不惜牺牲自己。巫师认为，窝阔台的病源来自中土水土之灵的不满，这些水土之灵因蒙古人在中土的征伐和掠夺而愤怒。如果仅以土地、牲畜与百姓作为祭品，病情非但无法缓解，反而会恶化。唯有有人愿意以家人作祭，病魔方可平息。于是，拖雷主动饮下诅咒之水。然而，拖雷之死并非单纯，有可能是被窝阔台派遣巫师下毒，另有传言称他亦可能因酗酒过量而亡。

拖雷的长子蒙哥在窝阔台即位之前被收为养子。1232年拖雷去世后，蒙哥才回到家族继承父亲的封地。蒙哥多次随窝阔台征战，屡立奇功，声名显赫。1241年12月11日，窝阔台驾崩。原本意图让第三子失烈门继位，但失烈门年幼无力独当一面，遂由窝阔台皇后乃马真后自1242年春起临朝称制。

1246年8月24日，窝阔台长子贵由被推举为大汗，乃马真后将政权还于贵由。1248年4月，贵由率兵筹备西征拔都——成吉思汗长子术赤的次子，却在横相乙儿（今新疆青河东南）病逝。贵由死后，其遗孀斡兀立海迷失代为临朝称制。1250年，忽里台大会在拔都驻地召开，拔都极力称赞蒙哥能力卓越，战功赫赫，并指出贵由之立违背窝阔台遗命，窝阔台后人不应继承汗位。大会最终采纳拔都建议，推举蒙哥为大汗。尽管窝阔台、察合台家族最初拒绝承认，1251年蒙古草原再次举行忽里台，宗王大臣于7月1日共同拥戴蒙哥登基，标志着大汗之位由窝阔台家族正式转移至拖雷家族，为大蒙古国未来的分裂埋下伏笔。蒙哥追尊父亲拖雷为皇帝，并为其追谥庙号睿宗，谥号英武皇帝。1259年蒙哥去世时未指定继承人，引发拖雷家族内部权力斗争，大汗之位引发内战。

1260年5月5日，拖雷第四子忽必烈在部分宗王和大臣支持下，于自己的封地开平（后称上都）自立为大蒙古国皇帝。忽必烈（1215年9月23日—1294年2月18日）为拖雷第四子，母亲为唆鲁禾帖尼，蒙哥之弟（嫡长子蒙哥、嫡三子旭烈兀、嫡四子阿里不哥）。1260年5月15日，忽必烈发布称帝诏书《皇帝登宝位诏》，自称朕，并尊其兄蒙哥（1251—1259年在位）为先皇。1260年农历四月，其幼弟阿里不哥在哈拉和林城西按坦河亦被部分宗王大臣拥立为大蒙古国大汗。随后，忽必烈与阿里不哥为争夺汗位展开了为期四年的断断续续的战争。 忽必烈称帝后，掌控漠南草原，以及原金朝、西夏故地、吐蕃、云南和西域东部地区，对阿里不哥施行经济控制。而阿里不哥则占据漠北草原及西域西北部地区，因物资匮乏而难以支撑最终对抗。1264年，忽必烈迫使阿里不哥投降，完全掌握蒙古帝国东部以及原大汗直辖的大部分领地。阿里不哥归顺后获赦，但其众多谋士被处死。阿里不哥因失败郁郁寡欢，于1266年去世。其神秘死因引发猜测，人们认为忽必烈可能暗中毒害了他。