忽必烈生前深心倾注于两位贵子,真金的嫡长子甘麻剌与嫡三子铁穆耳,这两人各具绝技,令忽必烈难决高下。尽管他生前未明确指派继承人,但朝廷大臣和宗室贵族都明白了他的意图:从这二人的中选择一位继承帝位。汉臣们依循中原皇室的传统,倾向于推举嫡长子甘麻剌为君,但真金太子的妃子,即二兄弟之母阔阔真,则更偏爱三儿子铁穆耳,她希望能让他登基。蒙古宗王们对此意见不一,使得谁将继任帝位的问题陷入了僵局。一番争议后,阔阔真的意愿最终占据上风,将铁穆耳推上了皇座,他在1294年即位,被尊称为元成宗。
在忽必烈统治时期,不仅窝阔台汗国的海都汗和察合台汗国的笃哇汗拒绝承认他的蒙古大汗地位,更是导致蒙古帝国四分五裂。此外,他们还频繁在元朝西北部制造扰乱。在元成宗执政期间,他停止了对外扩张的政策,而是致力于解决国内问题,并派遣侄儿海山率军彻底击败了海都和笃哇,以及他们继承人的双娅和察八儿,最终迫使他们归附元朝。由于伊尔汗国早已认可元朝作为其宗主的地位,而钦察汗国又远离元朝且喜好随波逐流,因此四大汗国均接受元成吉思汗合法继嗣身份,让蒙古帝国名义上重归一体。
少年时期,铁穆耳有着酗酒恶习虽然后来凭借坚强毅力克服,但身体已经受到严重影响。在不到40岁时,便因疾病缠身,一心怠于政治事务,大权交由皇后卜鲁罕处理。她与色目官僚相互勾结,与汉族官员排斥,为非作歹,其间掌控政权,使得国家治理日益混乱。1307年,在大都(今北京)的玉德殿里,铁穆耳去世,当时才42岁。这场内忧外患最终导致了一个新时代的降临。但遗憾的是,这段时间里,对国家稳定产生极大的负面影响。