1、元世祖忽必烈
1260年，蒙哥汗死後，忽必烈利用其掌握的漢地人財物資源，奪得蒙古大汗之位。在擔任大汗11年後，一向仰慕漢文化和尊崇儒術的忽必烈，在1271年根據《易經》“大哉乾元”改國號為“大元”，大蒙古國從此稱為元朝，並在實質上成為中國歷史上的大一統王朝之一。
第二年，忽必烈接受劉秉忠的意見，將原金朝的中都改為大都，併成為元朝的國都，代替和林成為新的政治中心。1273年，元大都宮殿落成，忽必烈率群臣正式遷都大都。
1274年，忽必烈命伯顏大舉征伐南宋，1276年攻入臨安滅掉南宋，1279年攻滅流亡在崖山的南宋殘餘勢力，完成全國統一。隨後，忽必烈還先後對周邊的日本、安南、占城、緬甸與爪哇等地區進行遠征，但都遭到失敗。尤以徵日本最為人所知，忽必烈甚至為此設定了日本行省（徵東行省）。元朝的對外征伐，直到忽必烈去世才告一段落。
在政治上，忽必烈重用漢人、行漢制，並開創了行省制度。但在經濟上，忽必烈顯然更信任回回人和蒙古人，元朝的財政制度始終沒有擺脫瘋狂斂財的角色定位。總體而言，忽必烈在改變蒙古人馬背上治天下方面並不成功，為後來元朝政局動盪和政治腐敗埋下了禍根，而他自己晚年也沉迷於酗酒，政事稍顯荒廢。
1294年正月二十二日，忽必烈在元大都病逝，享年79歲，在位24年，幾乎佔據了整個元朝的1/4時間。
2、元成宗鐵穆耳
鐵穆耳是忽必烈之孫，太子真金的第三子。真金是忽必烈嫡長子，與其父一樣是漢文化的仰慕者和推崇者，也是忽必烈本來選定的繼承人。無奈因為與父親之間因為禪讓事件而出現隔閡，真金因此在1285年憂懼而死，讓白髮人送黑髮人的忽必烈很是懊悔，只能讓真金的兒子來繼承皇位。
鐵穆耳因為母親的偏愛、手下大臣玉昔帖木兒的努力爭取和維護，再加上出鎮和林積累的威望，最終戰勝哥哥甘麻剌，成為皇位繼承人。
鐵穆耳即位後，停止對外征伐，專注內部整頓。他限制諸王勢力、減免部分賦稅、新編律令等，暫時緩和忽必烈晚期的社會矛盾。同時，發兵擊敗西北叛王海都、篤哇等，使西北長期動亂局面有所改觀，四大汗國也一致承認元朝皇帝是成吉思汗皇位的合法繼承人。
但鐵穆耳並沒能改變濫增賞賜、入不敷出、國庫匱乏、紙幣貶值等一系列經濟問題。鐵穆耳晚年患病，委任皇后卜魯罕和色目人大臣，加上皇太子德壽在305年底病死，有繼承權的部分宗王與皇后相互勾結擾亂朝政，導致政局進一步敗壞。
1307年正月初八，鐵穆耳去世，終年42歲，在位14年。
3、元武宗海山
元成宗鐵穆耳死後，由於其無嗣，皇位繼承權按理應由他的親侄兒們繼承，而海都就是其中之一。當時元成宗皇后卜魯罕攝政，為了便於控制有意立鐵穆耳的堂弟阿難答安西王為帝。但在右丞相哈剌哈孫的力爭和堅持之下，皇后卜魯罕一直無法得逞。
在海山弟弟愛育黎拔力八達回到大都後，立即和右丞相哈剌哈孫等人發動政變，軟禁並流放了皇后卜魯罕。但馬上又面臨愛育黎拔力八達和哥哥海山之間的爭奪，最終由於海山帶兵進逼大都而獲勝繼位，作為妥協立弟弟愛育黎拔力八達為皇太子並約定“兄弟叔侄世世相承”。
海山標榜“溥從寬大”，實施多項改革。在中書省外另立尚書省，興建元中都，推行理財政策，發行“至大銀鈔”和“至大通寶”，強化海運，增課賦稅等。但他大範圍地封官賞賜，以及不成功的財政改革，招致很多批評。
1311年正月初八，海山病死在大都，年僅31歲，在位3年多，他的那些改革也隨之戛然而止。
4、元仁宗愛育黎拔力八達
元武宗海山之弟，因發動政變事實上幫助海山登位而成為皇太子，海山死後繼位。愛育黎拔力八達為何能夠當得起一個“仁”字呢，那是因為他與元朝其他皇帝有著截然不同，甚至是元世祖忽必烈。
他從小就接受儒學教育，史書說他精通儒家經典，曾親口說“明心見性，佛教為深；修身治國，儒道為切”，恢復一度中斷多年的科舉制。同時，他不像其他元朝皇帝那樣，熱衷於從漢族老百姓的手中攫取貨利，也不沉湎於聲色種種。
但是，愛育黎拔力八達有時候又太過仁慈，為了爭取他們支援自己傳位親兒子而不是侄子，他對於干政的母親和佞幸的臣下，他往往心慈手軟，任由他們胡作非為，可謂仁而不明。
1320年，愛育黎拔力八達去世，年僅35歲，在位9年。
5、元英宗碩德八剌
元仁宗嫡子，因為父親改變了“兄終弟及、叔侄相傳”的約定，17歲的他才得以繼位。碩德八剌也是自幼接受儒學教育，與其父愛育黎拔力八達一樣，親近漢人和漢文化。
繼位後，碩德八剌發現天下並不是他說了算，而是還健在的祖母弘吉剌·答己，以及依附她的權臣右丞相鐵木迭兒，在弘吉剌·答己死前的兩年多里，她們對朝中的漢化派進行了殘酷的清洗，也使得朝政極度混亂。
直到1322年八、九月，碩德八剌開始親政，元帝國才又逐漸恢復正常。碩德八剌延續了不少父親的政策，繼續推行“以儒治國”政策，也進行著元帝國的暫時復甦改革。
碩德八剌大量起用漢族官僚和士人，張珪、王結、王約、吳險等人都被破格提拔。同時，推行“津助賦役法”，即在各地確定一部分田畝，分給讓服勞役的人，用來補貼勞役所損失的收穫。
在穩定自己的通知後，碩德八剌開始透過清算太后弘吉剌·答己集團，來達到裁減冗官、澄清吏治的目的。減罷“徽政院斷事官、江淮財賦之屬六十餘署”，誅殺在世的鐵木迭兒之子八里吉思，打碎鐵木迭兒父祖的墓碑，追奪官爵，鐵木迭兒另一個兒子鎖南則被黜職。
碩德八剌的改革使得元朝國勢大有起色，但是也觸動了蒙古守舊貴族的利益。1323年八月，碩德八剌從上都返回大都，途中駐營於南坡店時，被鐵木迭兒的義子鐵失等刺殺，享年僅21歲，在位4年。
6、泰定帝也孫鐵木兒
元英宗的堂叔，元仁宗的堂弟，真金之子甘麻剌的兒子。元仁宗被刺殺後，承襲晉王爵位鎮守漠北的也孫鐵木兒，被弒君的鐵失等人擁立為帝。也孫鐵木兒在政治上沒有根本性變革，國家統治大體穩定，但元朝已進入多事之秋，民眾起義不斷。
1328年七月十日，也孫鐵木兒在上都病死，終年36歲，在位5年。由於也孫鐵木兒是自立為帝，被認為是非法皇帝，沒有諡號、廟號和蒙古汗號。
7、天順帝阿速吉八
泰定帝長子，1328年九月在上都被權臣倒剌沙擁立為帝，但同時圖帖睦爾也在大都稱帝，雙方兵戎相見，上都方面戰敗，阿速吉八被殺，年僅9歲。無廟號、諡號與蒙古汗號。
8、元文宗圖帖睦爾
元武宗海山次子。泰定帝死後，知樞密院事燕鐵木兒在發動大都政變，謀立武宗長子周王和世為帝，但因為路途遙遠而改立和世的弟弟圖帖睦爾。
圖帖睦爾自幼成長在漢地，有較好的文化修養。1329年，在大都建立奎章閣，命儒臣仿唐、宋會要體例，編修《經世大典》，整理並儲存大量元代典籍。提倡尊孔，加封孔子父母及後世名儒，並依儒家禮儀新祀南郊。
圖帖睦爾即位後，專門派人去通知遠在察合臺汗國的哥哥和世，讓他回來繼承帝位。1329年正月，和世即位於和林之北，圖帖睦爾還派右丞相燕鐵木兒奉皇帝玉璽北上。但八月初六，和世就被燕鐵木兒毒死。
圖帖睦爾在和世死後繼續當皇帝，也就是兩次當皇帝。圖帖睦爾在位期間右丞相燕鐵木兒獨專朝政，奢靡無度，吏治漸趨腐敗。
1332年八月，圖帖睦爾病死，終年29歲，死前自悔謀害兄長和世之事，遺詔立和世之子以自贖。
9、元明宗和世
和世是元武宗長子，元文宗圖帖睦爾的親哥哥，早年因為叔叔元仁宗毀約，而被迫流亡察合臺汗國。弟弟元文宗繼位後，為消除這個隱患哥哥，假意將其接回即位，卻在即位7個月後就設計毒死了和世。
10、元寧宗懿璘質班
元明宗和世的次子，由元文宗圖帖睦爾的皇后弘吉剌。卜答失里根據遺詔擁立。由於皇帝年幼，太后卜答失裡臨朝稱制，成位實際統治者。懿璘質班在位僅53天，在大都病死了，年僅7歲。
11、元順帝妥懽帖睦爾
元明宗和世長子，元寧宗懿璘質班長兄。妥懽帖睦爾生在察合臺汗國境內， 1329年跟隨父親元明宗回到元朝，父親被毒死後，妥懽帖睦爾被叔叔元文宗先後流放到高麗和廣西。流放廣西期間，妥懽帖睦爾接受大圓寺秋江長老教導，學習了《論語》《孝經》
弟弟元寧宗夭折後，妥懽帖睦爾被太后卜答失裡下令迎回， 1333年六月八日即皇位於上都。1340年，妥懽帖睦爾扳倒權臣伯顏，開始親政。
親政初期，他勤於政事，任用脫脫等人，採取了一系列改革措施，以挽救元朝的統治危機，史稱“至正新政”，包括頒行法典《至正條格》，以完善法制；頒佈舉薦守令法，以加強廉政；下令舉薦逸隱之士，以選拔人才。
但未能從根本上解決積弊已久的社會問題，在至正十一年（1351年）爆發了元末農民起義。後期逐漸怠政，沉湎享樂，元廷內鬥不斷，外部民變迭起，無法有效地控制政局。1368年閏七月，明軍進攻大都，妥懽帖睦爾出逃，蒙古退出中原，元朝對全國的統治結束。
