1241年，蒙古军总结经验，再次攻入四川，突破城池二十余座，成功包围成都城。
南宋制置使陈隆之誓死不投降，固守城池十余日，弹尽粮绝，其部将乘夜黑人静，打开城门投降，陈隆之被杀。
同年，蒙古大汗窝阔台病死，时年56岁，葬在起辇谷，后追谥为英文皇帝，庙号太宗，共在位13年。
窝阔台大汗病死后，内部纷争汗位，大汗之位迟迟不能定，贵由西征尚在途中，乃马真皇后便召相国耶律楚材商议立汗之事。
窝阔台在位期间，不喜欢长子贵由，欲立三子阔出为汗，然阔出攻宋战死，窝阔台又欲立阔出的长子失烈门为继承人，但遭到诸王的反对。
乃马真皇后见自己机会到了，于是赶紧抓住这个千载难逢的时机，她对耶律楚才道：“先帝在时，曾意让皇孙失烈门为嗣，然皇孙年幼，长子贵由，又西征未归，你看现在如何是好？”
耶律楚材早就看出乃马真皇后对汗位窥视已久，现在想试探他的意思，耶律楚才若处置不好，性命都有危险，于是说哦道：“先帝既有意向，就应立即让皇太孙即汗位。”
乃马真皇后听后不悦，她的心腹奥都剌合蛮进言道：“皇孙年幼，长子未归，何不请母后称制？”
耶律楚材心里一惊，不敢作答，说道：“这事还要慎重考虑。”
乃马真皇后笑道：“暂时称制，谅也无妨。”
耶律楚材见她笑里藏刀，担心自己生命安危，也没再说什么了。
此时，耶律楚才很清楚，诸将都出征在外，一切都是乃马真皇后说了算，他要不赞成，乃马真皇后一定会为难自己。
乃马真皇后称制后，在位五年，为了给贵由继承汗位创造条件，滥行赏赐宗室和大臣，以取得他们的拥护。
按照成吉思汗生前规定，大汗的继承人必须经过忽里台大会推举决定。
乃马真皇后为了顺利通过忽里台大会，私下蠢蠢欲动，一切准备就绪，于1246年8月26日举行忽里台大会。
大会前夕，乃马真皇后遣使召集诸王、贵族到哈达和林城参加忽里台大会。
这个消息传到西征队伍中，“长子西征”统帅拔都威望最高，听说乃马真皇后要推举贵由为汗，因与其不和，心中不满，托辞有病，拒绝赴会，只遣其弟别儿哥代为参加。
8月26日这天，东西道诸王和各地大臣、将军均已到达哈达和林城，乃马真皇后遂于哈达和林城附近的夏营地达兰达葩召开选汗大会。
由于乃马真皇后前期做好工作，与会诸王百官早已被皇后笼络，一致推举贵由为大汗。
1247年秋，贵由假借西巡为名，准备进行西征，目的是报复拔都以病为由不推荐他为大汗，不参加大会，怀恨在心，决定讨伐拔都。
1248年春，贵由从哈达和林城出发，率军西行，行至横相乙儿（今XJ青河东南）时，身虚多病，突然恶化去世，时年43岁，在位不满两年。
贵由去世后，皇后斡兀立海迷失临朝称制，由于贵由与拔都不和，拔都拒绝奔丧。
拔都为了对抗窝阔台家族，拔都以长支宗王的身份遣使邀请宗王、大臣到他在中亚草原的驻地召开忽里台大会，商议推举新的大汗。
窝阔台系和察合台系的宗王们多数拒绝前往，贵由皇后斡兀立海迷失只派大臣八剌为代表到会。
唆鲁禾帖尼借此机会，命长子蒙哥率诸弟及家臣司合忽等人应召前往，并竭力维护拔都，与其他宗王和睦相处。
司合忽觉得这是一次历史性的转变，一点也不能错过，他向拔都献计，从大局出发，支持拖雷系的好处，并积极拉近张柔和阿术的关系，全力支持拖雷系。
1250年，蒙古忽里台大会在中亚地区拔都的驻地召开，拔都在会上极力称赞蒙哥能力出众，又有西征大功，应当即位。
并指出贵由违背了窝阔台遗命（窝阔台遗命失烈门即位），窝阔台后人无继承汗位的资格。
大会通过了拔都的提议，推举蒙哥为大汗。
窝阔台、察合台两家拒不承认，唆鲁禾帖尼和蒙哥又遣使邀集各支宗王到斡难河畔召开忽里台，拔都派其弟别儿哥率大军随同蒙哥前往斡难河畔，但窝阔台、察合台两家很多宗王仍不肯应召，大会拖延了一段时间。
唆鲁禾帖尼、司合忽高瞻远瞩，认为这是拖雷家族夺回汗位的唯一机会，凭着她威望甚高，司合忽老谋深算，笼络宗王贵族，多数宗王大臣最终应召前来，在蒙古草原斡难河畔举行忽里台大会，宗王大臣们共同拥戴蒙哥成为大蒙古国皇帝（蒙古帝国大汗）。
蒙哥即位的当日，尊唆鲁禾帖尼为皇太后。
为了巩固蒙哥汗位，唆鲁禾帖尼镇压反对拖雷系的人，毫不留情，并亲自下令处死贵由皇后斡兀立海迷失。
蒙哥即位，大汗由窝阔台系转入拖雷系，窝阔台系诸宗王拒绝承认，司合忽亲率铁骑精兵镇压，忽必烈领漠南汉地军政事务。
蒙哥又以阴谋政变为由，派司合忽对窝阔台系势力进行严厉打击，流放诸王脑忽、失烈门，夺取该系诸王掌握的原属大汗的军队，分迁诸王于各所：
迁合丹于吉木萨尔，灭里于额尔齐斯河畔，脱脱于额敏，蒙哥都于河西永昌，而海都被迁到海押立。
1254年1月，忽必烈攻克大理城，国王段兴智投降，大理国灭亡。
1258年7月，蒙哥亲率主力进攻四川，一路所向披靡，攻克四川北部大部分地区。在合州（今重庆合川区）钓鱼城下攻势数月受阻。蒙哥病逝合州钓鱼山，享年五十岁。
蒙哥在位时，留七弟阿里不哥驻守大蒙古首都哈拉和林，阿里不哥素来反对四哥忽必烈的汉化政策，由此，兄弟两人关系渐渐恶化了起来。
蒙哥病逝，在国都宗主亲王的怂恿下，阿里不哥被推举大汗声浪越来越高。他们认为，根据蒙古幼子守灶的传统，应该由年纪较小，实力最强的阿里不哥来继承蒙哥汗位。
此外，蒙哥能让阿里不哥留守国都，足见蒙哥大汗对阿里不哥的信任。
同时，这种声浪也遭到不少人的反对，幼子守灶那是指父子之间的关系，忽必烈和阿里不哥是兄弟，不应该遵照传统，应该推选有贤能之人继承大汗之位。
就算依照蒙古幼子守灶的传统，应该是蒙哥十一弟雪别台才是。
在蒙哥兄弟中，蒙哥是老大，老二忽睹都，英年早逝，老三幼小夭折，连名字都没有，老四是忽必烈，老五也是早年夭折，老六是旭烈兀，老七是阿里不哥，老八是拨绰，老九是末哥，老十是岁哥都，十一弟是雪别台。
此外，还有两个妹妹，分别是：独木干，也速不花。
还有一点，蒙哥还有好多儿女呢，分别是长子班秃，次子阿速台，三子玉龙答失，四子昔里吉，五子辩都，怎么也轮不到阿里不哥来继承大汗。
其中，六弟旭烈兀被蒙哥任命率十万大军继续西征，所向披靡，先攻灭波斯南部的卢尔人政权，西部的木剌夷国，巴格达的阿拔斯王朝，叙利亚的阿尤布王朝等大部分地区。
蒙哥九弟末哥和忽必烈关系甚好，他感觉阿里不哥有强行夺权的意向，于是给在四川的忽必烈带了一个消息，并请忽必烈北归继承汗位。
忽必烈认为，我刚奉命南下，又没有什么功劳，如何回去？于是，亲率大军大举进攻南宋，长驱直入，屡获大胜。
事后不久，忽必烈妻子察必派使者密报，哈达和林城众臣密谋要立七弟阿里不哥为汗。
期间，阿里不哥已派阿蓝答儿在开平附近调兵，脱里赤在燕京附近征集民兵，意图明显，势必要消灭忽必烈。
司合忽、巴布满都、合图、刘秉忠、窦默、姚枢认为阿里不哥积极调兵，征集民兵，显然是在防御忽必烈，一旦他坐上大汗宝座，势必要南下围剿忽必烈。
趁现在阿里不哥羽翼未丰，机会难得，催促忽必烈早日北还，早做准备。
与此同时，儒臣郝经上《班师议》，陈述退兵理由，忽必烈决定退兵。
忽必烈本想进攻南宋首都临安，彻底消灭南宋，他千算万算，没想到后方比前方更急，导致他计划变动，决策摇摆不定。
忽必烈三思之下，留合图将军继续围攻EZ，让巴布满都增兵临安，给南宋的军事造成压力。
南宋朝廷见蒙古大军围攻，有灭国之危，于是派丞相贾似道请和，约定南宋割地，年年进贡，忽必烈最终放下进攻南宋大计，撤兵北返，争夺汗位。
忽必烈清楚地认识到，自己控制范围在汉地，北归草原对自己很不利，阿里不哥也鞭长莫及，于是，忽必烈率大军在燕京近郊驻扎，双方派使臣交涉，问题没解决，反而矛盾日趋激化。
之后，忽必烈一怒之下，拘禁阿里不哥心腹脱里赤，解散了脱里赤征集的民兵，经司合忽、刘秉忠商议，建议忽必烈先发制人，先继承大汗，称帝制，不只是大蒙古国的大汗，还是大蒙古国的皇帝。
同时，司合忽积极和诸王联络，大家畏惧司合忽精兵强将，只好召开忽里台大会，在开平城宣布即大汗位。
忽必烈登基成为大蒙古国皇帝即蒙古帝国大汗。
忽必烈发布称帝即位诏书为《皇帝登宝位诏》，在诏书中，他自称为“朕”，称蒙哥为“先皇”，正式建年号“中统”。
忽必烈抢先即大汗位，完全打乱了阿里不哥的预谋。
不久，阿里不哥在察合台子哈刺旭烈的寡妻兀鲁忽乃妃子、察合台孙阿鲁忽、窝阔台孙尔赤、海都、术赤孙忽里迷失和合刺察儿、蒙哥次子阿速台、玉龙答失、塔察儿子乃马台、别勒古台之子等留守漠北的诸王宗戚，举行忽里台大会，被拥立为大汗。
就这样，蒙古历史上，罕见地出现了两位大汗的局面。
一直在西征的旭烈兀得知忽必烈和阿里不哥争夺帝位的消息，他和拔都子孙别儿哥，态度不明确，没有表示支持谁。
但旭烈兀的儿子药木忽儿，则表示不支持阿里不哥。
于是，旭烈兀留在了西亚，静观其变。同时，旭烈兀在权臣的建议下，应该也要有自帝一方的打算。
没过多久，旭烈兀宣布支持忽必烈，忽必烈作为回报，封旭烈兀为“伊儿汗”，伊儿汗国从此建立。
1260年秋，阿里不哥兵分东西两路，大举南下。
原本一致对外的蒙古战争，由此转向内讧，引发两兄弟之间的征战。
阿里不哥以宗王为帅，大举伐兵，直接威胁汉地中心燕京。
忽必烈闻之，亲自领大军讨伐，首战，司合忽亲率主力打败阿里不哥东路军。
这一战至关重要，瞬间扭转乾坤，打得阿里不哥难以立足，紧急撤离蒙古国都哈达和林城，不得不退到吉里吉思。
吉里吉思是他继承父亲拖雷的分地。
忽必烈听说这个消息，欢心大悦，大喊三声“淇英王爷万岁！”
这一战，让忽必烈由防御转向进攻，他抓紧时机，立即挥师向哈达和林城逼近。