窝阔台即位
窝阔台生于1186 年，曾从父攻金、西征、灭西夏。据载他为人敦厚，有智略。在攻打玉龙杰赤之役中，由于察合台与术赤不和，指挥不统一，蒙古军受到很大损失，成吉思汗遂命窝阔台指挥，他巧妙地调解了二兄的矛盾，攻克了该城。《元朝秘史》记载，成吉思汗西征前夕，也遂皇后请在四个嫡子中指定一个继承人，术赤与察合台发生了争执，于是二人共推敦厚的窝阔台，议遂定。《史集》则记载，成吉思汗在灭西夏时，因气候不良而感重疾，遂召诸子嘱咐后事，宣布立窝阔台为继承人，并命他们都立下保证文书。成吉思汗死后，由幼子拖雷监国。1229年，拖雷召集诸王、大臣在怯绿连河上游的大斡耳朵举行选汗大会。虽然成吉思汗生前曾指定窝阔台为继承人，但拖雷却掌握着绝大部分蒙古百姓和军队，拖雷的态度起初暧昧不明，并无坚决推戴之意，窝阔台不得不一再推让给他，因此自夏至秋，聚会多时，“议犹未决”。最后拖雷和察合台（时术赤已死）才决定共奉窝阔台即大汗位。从他开始采用“合罕” （qaghan）称号，因此元朝文献中有时称之为“合罕皇帝”而略其名。
窝阔台即位后，采取了几项重要措施：一是颁布《大札撒》，宣布谨遵成吉思汗成宪；对以前犯罪者概予赦免，今后有违犯法令者必依法严惩不贷。一是制定了蒙古牧民的牲畜税法，“有马百者输牝马一，牛百者输牸牛一，羊百者输羒羊一，为永制”（《元史·太宗本纪》）。一是建立仓库，贮藏缎匹、银锭、弓矢、甲胄、粮食等物，以供赏赐，由各处（按即各千户）征调看守仓库人员（balaqachin，守城者＝守仓房者；Amuchin，守谷仓者）应役。一是各千户划定的牧地和水源应注意保护，各千户要选派看守营盘人员（nuntuqchin）管理。由于人民繁衍，牧地不足，特派掌营盘官到沙漠（川勒chul）地带掘井引水，以扩大牧场。一是建立驿传制度，设置了通往中原和西域的驿道，由各千户派站赤、兀剌赤，选地设立驿站；规定使臣需由驿站行走，不得骚扰沿途百姓；任命了总管站官。一是制定了中原汉地和西域的税制，分别任命耶律楚材和牙老瓦赤主管。
灭花剌子模
蒙古大军东归后，藏匿在波斯中部的札兰丁之弟嘉泰丁复出，收罗了一批离散的花剌子模旧部，据有伊拉克阿只迷地区（亦思法杭省），自立为王，但许多花剌子模旧部仍拥护札兰丁。札兰丁得到这个消息，立即从印度返回波斯，先到起儿漫，据有起儿漫的嘉泰丁部将八剌（本西辽人，塔剌思战役中被花剌子模军俘虏，后当了大官）向他表示归顺；法儿思省长官将他迎入境内，以所部兵归之。于是札兰丁率军抵亦思法杭，嘉泰丁及其臣僚向他投降（1224）。随后，他又征服了阿塞拜疆，遂据有波斯南部及中、西部，以亦思法杭和桃里寺（大不里士）为都城，重建了濒于灭亡的花剌子模帝国。1229年，窝阔台得到札兰丁复兴的报告，即遣绰儿马罕率领三万军队急速进征，1230年冬抵阿塞拜疆。札兰丁惊慌失措，忙弃桃里寺逃入木干草原，在蒙古军的追击下东奔西窜，1231年八月在迪牙别克儿（在今土耳其东部）地区的山中被当地库尔德族人杀死，花剌子模残余势力终被消灭。札兰丁败亡后，起儿漫、法儿思的统治者都归附了蒙古，呼罗珊地区一些响应札兰丁的地方头目很快被一一镇压。灭札兰丁后，绰儿马罕率领西征军镇戍波斯西部，立营于木干草原（今里海西南、阿拉斯河下游南），频频出兵攻略旁近诸地，谷儿只、大阿美尼亚均被先后征服。
灭金
窝阔台把消灭金朝作为首要目标。成吉思汗临终前，曾定下了灭金的战略。“金精兵在潼关，南据连山，北限大河，难以遽破。若假道于宋，宋、金世仇，必能许我。则下兵唐、邓，直捣大梁。金急，必征兵潼关，然以数万之众，千里赴援，人马疲弊，虽至，弗能战，破之必矣。”此时蒙古已占领了黄河以北大部分地区，金朝固守黄河一线，并据有山西一些地方；在陕西地区，金朝固守凤翔西、北诸州，尤其是1228 年大昌原一战，金军获胜，防务加强，蒙古军更难进展。窝阔台要执行成吉思汗的包抄战略，必先攻取陕西。1230年，他与拖雷统兵南下，经山西，渡河入陕，径趋凤翔。金哀宗命屯兵于阌乡的完颜合达、移剌蒲阿出关救援，合达等出潼关，与蒙古军主力相遇，慌忙退回。1231年春，蒙古军攻下凤翔，金陕西行省弃京兆，迁民于河南，潼关以西尽为蒙古所据。夏，窝阔台大会诸王、将领于官山（今内蒙古卓资县北），议定分兵三路攻金：窝阔台统中路军，由山西南下，突破黄河防线，趋汴京；拖雷统右路军，由宝鸡入汉中，借道宋境，沿汉水达唐、邓，以成包抄之势；另一支左路军由山东入河南夹攻。1232年初，窝阔台攻陷河中府，遂由白坡渡河，进屯郑州。拖雷军向宋借道未成，强攻入大散关，破兴元（汉中）等城，遂沿汉水而下，进入邓州。金朝果调屯兵潼关之东的完颜合达、移剌蒲阿驰守邓州。拖雷避开金军主力，轻骑趋汴京，合达等亦率金军急赴汴京，1232年二月，至钧州（今河南禹县）南三峰山，拖雷趁金军疲惫不堪，发起攻击，大败金军，擒移剌蒲阿，合达走入钧州。拖雷挥师破钧州，杀合达，遂与窝阔台会师。金潼关守将献关降蒙。河南许多州县也相继被蒙古军攻陷。
四月，金哀宗乞和，以亲王为质。窝阔台、拖雷北还，留速不台围攻汴京。汴京军民顽强抵抗，以震天雷、飞火枪等火药武器击退蒙古军的进攻。蒙古遣使者入城谕降，又被金将士杀死。但当时汴京城中，河南北各地难民日益增多，粮食不足，加以入夏后瘟疫流行，死者达九十余万人，外援又被蒙古军堵绝。1233年初，金哀宗出奔归德（今河南商丘），元帅崔立杀汴京留守，献城降蒙。夏，金哀宗又弃归德逃到蔡州（今河南汝南），蒙古都元帅塔察儿率蒙古军及河北世侯史天泽、张柔所部汉军围之。蒙古又遣王檝出使南宋，约宋出兵共同灭金。宋京湖制置使史嵩之遣襄阳守将孟珙率军进入金境，取邓州、唐州等地。冬，孟珙率领宋军二万，粮饷三十万石至蔡州，协助蒙古军攻城。1234年春，蔡州破，金哀宗自杀，金朝亡。
颁条令，建都城
1234年夏，窝阔台在鄂尔浑河上游之西的达兰达巴（Dalan-daba，七十岭）夏营地举行诸王百官大会，颁布了一系列新条令，主要内容是“立朝仪”，对朝会和宫禁护卫制度作了进一步的规定。如“当会不赴而私宴者，斩”；出入宫禁，从者限十人；军中凡十人置甲长，听其指挥；万户、千户、百户、甲长按尊卑行列，下级不得越上级前行；“诸公事不当言而言者”论罪；等等。早在窝阔台即位时就由耶律楚材制定了仪礼，于是皇族及百官开始有列班朝拜的礼节。到这时，朝会仪制更趋完善，大汗权威进一步提高。
成吉思汗在位时代，其宫帐（斡耳朵ordo）存庐朐河行宫（即克鲁伦河上游曲雕阿兰之地的大斡耳朵），萨里川之哈老徒行宫、土剌河之黑林行宫。西征前夕，在鄂尔浑河上游之西也建立了一处行宫。窝阔台即位后，就常驻于鄂尔浑河上游一带，这个地区位置居中，历来是漠北游牧政权的政治中心所在。1234年，始命工匠于达兰达巴之地建造了可容千人，“永不拆除”的大帐殿，就是著名的大金帐（昔剌斡耳朵）。明年，又集汉族及其他民族工匠，于鄂尔浑河上游旁建筑哈剌和林城郭、宫殿。城南北约四里，东西约二里，开四门，城内有南北向和东西向大街各一条通至城门；街两旁有店肆、作坊、寺院和官员邸宅。宫城建于城西南隅，称万安宫，其建筑式样全仿中原宫殿规制。哈剌和林城规模虽小，却是当时威震世界的大蒙古国都城，住有来自东西方各民族的官员、将卒、能工巧匠、商人和各种宗教的僧侣，各国使臣往来也很频繁，从这里有驿道南通中原汉地，西至钦察和波斯地区。
除都城外，窝阔台还设有四季行宫，其春季驻地在哈剌和林北七十余里的揭揭察哈湖旁，命回回工匠在那里建造了迦坚茶寒殿；夏季驻地在月儿灭怯土，即大金帐所在之地；冬季驻地在汪吉河（今翁金河），那里建立了大围猎场；秋季驻地在曲薛兀儿湖附近。
括户、分民、制订新税法
自蒙古占领金中都之后，开始逐渐改变攻金战争初期那种春去秋来、唯事抄掠的做法，所得城邑委任官员（主要是归降的当地土豪）管辖，让人民能继续从事生产，由当地官员自行征敛，向蒙古统治者交纳贡物和提供军需。窝阔台即位后，耶律楚材建议实行赋税制度，1230 年，建立了燕京、宣德、西京、太原、平阳、真定、东平、北京、平州、济南等十路征收课税所，由耶律楚材总管其事。初定征收总额为地税粟四十万石，商税盐、酒、矿冶等银五十万两，调帛八万匹。征税原则是以户计出赋调，但当时蒙古政府并未掌握所占汉地的户口数，各地土豪归降时申报的属下民户数目多不实，且因战事变动很大，根本不能作为征税依据，所以最初当是将总额分配各路交纳。1233年，窝阔台遣宣差勘事官阿同葛括中原民户，得七十三万多户。这次括户很不准确，因为战乱中人民流散转徙，未著籍者很多，而且蒙、汉贵族、将领多俘掠人民为驱口，“往往寄留诸郡，几居天下之半”，严重侵害了国家的赋税。1234年灭金后，全面编籍户口的条件具备了，于是窝阔台下令再次括户，派大断事官失吉忽秃忽为中州断事官，主持其事。1235年（乙未年），分遣官员赴汉地各路括户，规定“不论达达（蒙古）、回回、契丹、女真、汉儿人等，如是军前掳到口，在家住坐作驱口；因而在外住坐，于随处附籍，便系是皇帝民户，应当随处差发，主人见更不得识认”②，就是说，不管是蒙古或回回、汉人贵族将领，凡战争中掳掠的人口随主家居住服役者仍为其驱口，登记在主人户下，而寄留诸郡者则一律籍为编民。民户一律在现居州县入籍，僧、道、驿户、匠户分别登记，应属诸人的驱户也附在本使户下通行立籍。“敢隐实者诛、籍其家”（《元史·董文炳传》）。许多蒙、汉将领不得不交出一部分掳掠的人口。次年六月括户完成，共籍得一百一十多万户，称为乙未户籍（参看本书《户籍、赋役》篇章）。
窝阔台根据蒙古分封制度，将所籍中原民户按地区分给诸王、贵戚、勋臣。成吉思汗诸子：术赤位下平阳路四万一千多户；察合台位下太原路四万七千多户；窝阔台身为大汗，长子贵由主持封国，贵由位下分得大名路六万八千多户，又给次子阔端位下东平路四万八千多户；拖雷位下真定路八万多户，阔列坚位下河间路四万五千多户。成吉思汗诸弟：哈撒儿位下般阳路二万四千多户，合赤温子按赤台位下济南路五万五千多户，斡赤斤位下益都路六万二千多户，别里古台位下恩州一万一千多户。诸公主及木华黎以下诸功臣也都分赐各地民户多少不等。此次分民共计七十六万多户，总称为投下户，分地遍及中原大部分地区。其余民户则统属国家。按照蒙古制度，封主可以自治其分邑，自征其分民，这与中原汉地高度发展的封建经济和中央集权制度是不相适应的。因此耶律楚材建议：“若树置官吏，必自朝命；除恒赋外，不令擅自征敛”。遂命各投下只设分地达鲁花赤监临，由朝廷置官征赋，按其应得分额颁给（即五户丝）。但蒙古贵族“裂土分民”的传统制度观念十分顽固，总是把分地分民视为私产，不时遣使直接征赋，需索财物或签括投下民户为私属人口。
在括户、分民的基础上，由耶律楚材主持制订了新税法，包括税粮、科差和诸课三项。税粮：一般民户纳丁税，每丁二石，驱丁五斗；工匠、僧道等户则验田亩纳地税。科差：每二户出丝一 斤输于政府；五户出丝一斤输于投下，称为五户丝。此外还有应付使臣往来、军马调遣及其他公用之需的负担，大抵“逐时计其合用之数，科率民户”，烦扰甚大，于是史天泽在真定实行总括其数按户等统一征银的办法，成为后来包银制的滥觞。诸课：商、盐等税。1238年，诸路课额银一百一十万两。次年，回回商人奥都剌合蛮以加倍之数（二百二十万两）扑买中原课税，遂命他领诸路课税所事，于是对中原人民的剥削更加沉重。
汉地统治机构的建立
1217年成吉思汗命太师国王木华黎统蒙、汉诸军征金，并统辖所占领的各地区，称“都行省承制行事”，于是在汉地建立了军政府的统治。燕京行省都元帅石抹咸得不（石抹明安子）、北京都元帅吾也而、宣德元帅太傅耶律秃花、西京留守刘伯林、平滦（兴平）行省都元帅塔本等各路长官都归其统辖。随着占领区的扩大，又陆续任命了许多地方军民长官，大者辖城邑至数十，小者或仅一城、数村之地，大抵都沿用金朝的政区和职名，授以行省，元帅、节度使、招抚使、总管等等官职，领某府、某州、某县事，自治其所领兵民。同时，在一些地区设置了达鲁花赤。窝阔台即位后，出于攻金战争的需要，立汉军三万户——刘黑马（刘伯林子）、萧札剌、史天泽，使分统诸路军；其他势力较大的地方武装头目，也由大汗授为千户。其后又增立严实、张柔、张荣等为万户，诸万户下属将校亦给以千户、百户职名。各地军民长官在向蒙古统治者履行纳质、从征和贡献义务的条件下，即可自治其境，兼领兵、民、钱谷，并世袭其职，专制一方，当时称他们为“世侯”。耶律楚材在建立十路课税所后，又奏请将兵、民、财之权分开，使不相统摄，以限制世侯的权力，但实际上不能实行。
1231年，窝阔台南征途中驻西京，耶律楚材奏上诸路课税所征收的钱谷，大有成效。为加重其权，遂仿中原官制“改侍从官名”，以耶律楚材为中书令，粘合重山为左丞相，镇海为右丞相，授予中书省印，并下令各路事务需先报告中书省。但这时的中书省其实只是大汗怯薛中主行文书的必阇赤机构的汉名，耶律楚材只是汗廷中负责行于汉地文书的必阇赤长，虽然奉命主管汉地财赋，却并没有建立起独立于军政府的汉地最高统治机构。
1234年，失吉忽秃忽受命担任中州断事官，“主治汉民”，（《圣武亲征录》）。蒙古国以断事官（札鲁忽赤）治政、刑，为政府长官。忽秃忽即是以大汗政府长官身份分治中原汉地，以燕京为其治所，当时汉人称之为燕京行尚书省（或称燕京行台）。按照蒙古制度，所征服的定居地区，作为“黄金家族”的共有财产，由大汗政府设官统治，各支宗王也派代表同任断事官，“参决尚书省事”，但以大汗所命者为长。自此，以忽秃忽为头的“燕京行尚书省”作为蒙古统治汉地的最高政府机构，统辖中原各地，户口、赋税、刑法诸事皆属之。中州断事官（燕京行尚书省）设置以后，即实行“画境之制”，对地方行政区进行调整。原来，汉地世侯各凭实力占据地盘，大者如东平行台严实，“所统有全魏，有十分齐之三，鲁之九”，小者则一府、一州之地或有二侯；各世侯辖境往往犬牙交错，行政区划极其纷乱。经过调整，割出一些大诸侯如严实、张柔、史天泽等的部分辖地，同时也将一些邻近州县拔属他们，又归并了一些畸零州县，基本上恢复了旧有的路、府建置。划境的结果，增置了许多路、府，至窝阔台末年，燕京行尚书省所统有二十余路。另一项主要措施是，1236年，各路、府、州、县遍置达鲁花赤，位在地方长官之上。通过上述三项措施，蒙古统治者向着实现对中原汉地的直接统治跨进了一大步。各地世侯的权力并没有削除（这要到忽必烈罢世侯、行迁转后才实现），但已受到限制，他们的行省、都元帅、节度使等五花八门的职名先后罢去，改为路、府总管及州、县“军民长官”、“次官”的统一官称。
失吉忽秃忽主管中原汉地大约到1239年。1241年，窝阔台改命牙老瓦赤主汉民公事，为中州断事官（燕京行省长官）。
长子西征
1235年，窝阔台召集诸王大会，决定征讨钦察、斡罗思等国，命各支宗室均以长子统率出征军，万户以下各级那颜也派长子率军从征。诸王以术赤子拔都为首，以老将速不台为主帅。1236年秋，灭不里阿耳。 1237年春，灭钦察；秋，进兵斡罗思，攻取也烈赞（梁赞）城。次年，分兵四出，连破莫斯科、罗思托夫等十余城，合兵围攻弗拉基米尔大公国首府，陷之。 1239年灭高加索山北麓之阿速国，攻入斡罗思南境；遣使至乞瓦（基辅）谕降，被杀。1240年，拔都亲统大军围困乞瓦，四周架炮猛攻。其王米海依畏敌，先已逃入孛烈儿（波兰），名将德米特尔领导乞瓦军民进行了英勇抵抗，城破，德米特尔受伤被捕，拔都嘉其忠勇，赦之不杀，但乞瓦军民则遭到残酷屠掠。蒙古军攻陷乞瓦后，继续西进，攻占伽里赤，其王逃入马札儿（匈牙利）。
1241年春，拔都分兵两路，一路由诸王拜答儿、大将兀良合台率领，攻孛烈儿；一路由拔都、速不台率领攻入马札儿。拜答儿一军破散多米儿城，抵克剌可夫，孛烈儿王弃城遁，蒙古军焚毁其城，遂入西里西亚境。西里西亚侯集孛烈儿诸军，与来援之捏迷思（德国）军联合抗敌，激战于里格尼茨，被蒙古军击溃。里格尼茨之战使欧洲诸国十分震惊，感受到蒙古入侵的严重威胁。但由于教皇和德国皇帝的尖锐矛盾，未能采取一致的对策。蒙古军获胜后，又攻入莫剌维亚，南下与拔都军会合。拔都军在撒岳河（当即《元史》所载郭宁河）畔击溃马札儿军，进拔佩斯城（当即《元史》所载马茶城），分兵四出抄掠。有一支进至维也纳附近的诺依施达。冬，拔都大军渡过秃纳河（多瑙河），攻陷格兰城。 1242年初，遣诸王合丹率一军追击马札儿王别剌四世。不久，窝阔台死讯传来，拔都率军东还，1243年初，到达伏尔加河下游的营地。从此拔都就在这里立国，建萨莱城（今阿斯特拉罕附近）为国都。统有东起也儿的石河，西至斡罗思的辽阔地域，史称钦察汗国（因以原钦察部地为中心而得名）。
攻宋
早在成吉思汗进兵金朝时，蒙古与南宋就有了交往，成吉思汗深知宋、金是世仇，企图利用他们之间的矛盾以攻金，因此派使臣到南宋通好，但遭到南宋边境守臣的拒绝。大约在1220年，蒙古使臣再次来宋，次年，南宋始遣使报聘。1227年，蒙古军曾入掠宋四川关外地；1231年，拖雷率军强行假道宋汉中地攻金，又抄掠四川北部诸州县。其后，双方使节往返，达成联合灭金的协议，宋遣兵、粮助攻蔡州，灭金，双方相约以陈州、蔡州为界。 1234年（宋端平元年）六月，南宋朝廷想趁蒙古大军北归之机收复河南地，草率出兵占领了业已残破不堪的汴京、洛阳等城，结果遭到蒙古军的反击，大败而归。于是，蒙古以南宋“开衅渝盟”为借口，开始了攻宋战争。事实上，不管有没有“端平入洛”事件，蒙古灭金后的下一步目标就是进攻南宋。
1235年，窝阔台以皇子阔出、阔端分统东、西两路军侵入宋境。阔出与宗王口温不花、国王塔思、大将察罕、汉军万户张柔、史天泽率领东路蒙、汉军，取唐、邓、均三州（三州守臣皆金降将，蒙古军至，即叛宋降蒙），攻破枣阳、光化，掠襄樊、郢州等地。1236年，又攻掠光、随、郢、复、德安、荆门等州军，襄阳宋守臣游显降蒙。蒙古军进攻江陵，被宋军击退。次年，口温不花、察罕与张柔率军入淮西，破光、蕲等州，攻黄州、安丰均不克，损兵折将而归。于是又遣使臣入宋，要索岁币银绢。1238年秋，谈判还在进行中，而察罕复率蒙、汉诸军猛攻庐州（合肥），遭到宋军的英勇抗击，损失将卒、兵械无数，退回。所占京西、湖北诸州军先后被南宋收复，被迫降蒙的襄阳军兵亦执游显反正。在东线，探马赤军元帅阿术鲁攻取金亡后被南宋收复的归德府及淮河以北诸州县；1241年，蔡罕率军取寿州，遂渡淮而南再攻安丰，被宋军击退。这样，宋、蒙东部边界基本上回复到原来的宋金旧界——淮河一线。
阔端与宗王穆直、大将达海甘卜、按竺迩、刘黑马等率西路诸军攻四川。1235 年，破关外诸州，进攻鸡冠隘，败还。遂转攻秦、巩之地，金巩昌便宜总帅汪世显降，率部从蒙古军攻蜀。1236年，阔端分兵两路再入宋境。穆直与按竺迩分军下阶、文、龙、茂、威诸州，趋成都；阔端与达海甘卜等统主力军由武休关攻入，取兴元、利州，破剑门关，沿嘉陵江而下，入阆中，遂向成都进军。十月下旬，蒙古诸军攻占成都，继而分兵四出抄掠。此次进兵，使四川“五十四州俱陷破，独夔州一路及泸、果、合数州仪存”（《宋季三朝政要》卷一）。不久，阔端率大军退回，留达海甘卜统蒙古及刘黑马、汪世显等部军继续经略四川；命夹谷龙古带镇守兴元，以为攻蜀基地。蒙古大军退出后，南宋虽然很快就收复了成都和被攻陷的各州县，但仍不断遭到达海之军的攻掠。1239年秋，达海军大学入蜀，进攻东川地区，击溃扼守万州的宋军，顺流而下攻破夔州（奉节），径趋三峡。南宋急调长江中、下游军队至上游抵抗，达海率军撤回。1241年秋，达海又率军攻蜀，进至成都，宋守将开城降，四川制置使陈隆之被俘。蒙古军取成都后，四出抄掠，连破西川地区二十余城，“搜杀不遗，僵尸遍野”。