纷纷与他断绝了来往，脱离了他的统治范围。至此，他的政权只包括中原地区、西藏和蒙古本土。
1271年，忽必烈改国号为大元，正式即位为皇帝，并开始南下攻打南宋的计划。他的军队用了六年时间攻陷重镇襄阳，但以后的进展则相当顺利。1279年，在?山海战中，陆秀夫背着8岁的小皇帝宋帝赵?跳海而死，南宋亡，忽必烈统治全中国。
忽必烈确立中央集权政治，恢复正常的统治秩序，采取一些有利于农业和手工业生产的措施，让社会经济逐步恢复和发展。从而边疆地区得到开发。全国统一，初步奠定了国家疆域的规模，发展了国内各民族的经济文化交流。全国统一以后，忽必烈的保守、嗜利和黩武等消极因素也有了发展，采取汉法，改革落后旧制的工作陷于停顿。
忽必烈后来亦有派遣军队进攻一些其它国家和地区，其中以入侵日本的战事最有名，也最惨烈。元军两次进攻均以失败告终，一般认为台风（日本人称这两次风为“神风”）是造成失败的最大原因。然而，最新的科学发现却否定了这个原因。近期发表在英国《新科学家》周刊的一项考古新发现指出：为忽必烈建造战舰的高丽人拙劣的造船工艺和船体设计是导致忽必烈的蒙古舰队葬身鱼腹的主要原因。
在位三十五年。至元三十一年（公元1294年）病逝。年80岁。有子11人。谥圣德神功文武皇帝，庙号世祖。
1260年3月，忽必烈在部分诸王的推戴下，即汗位于开平，建元中统。在中央设中书省，以王文统任平章政事，在各地分设10路宣抚司，任汉人儒士为使。同年五月，阿里不哥也在部分留居漠北的诸王拥戴下，称大汗于哈拉和林。忽必烈以汉地丰富的人力、物力为依托，出兵击败阿里不哥。在与阿里不哥鏖战的同时，中统三年（1262）春，
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