窝阔台死于1241年冬，正宫皇后孛剌合真已故，六皇后乃马真氏利用诸子和宗室忙于争权的机会，巧妙地获得了察合台等宗室的支持，得以摄掌国政。数年之后，乃马真氏迫于压力，主动召集宗室忽里台大会，并支持贵由继任汗位。
贵由继位后不久，就在行军途中突然死去。他后来被追谥为简平帝，庙号定宗。拔都以长支宗王身份召集大会商议推举新汗，拖雷的长子蒙哥被推举为大汗。但贵由的皇后却提出应由窝阔台之孙、阔出的长子失烈门继位，窝阔台、察合台两系也不承认新汗，蒙古统治集团陷入了争夺汗位的斗争。
蒙哥曾随拔都参加“长子西征”，深得拔都的赞赏，他与拔都的关系也非常密切。但在被推举为大汗后，由于未得到宗室和重臣的认可，所以一直没有举行即位大典。
1251年，拔都再一次召集宗室会议。虽然窝阔台和察合台部仍然消极抵抗，但是大会依然在克鲁伦河上游的成吉思汗大斡耳朵举行。与会的宗室、大臣以及百官都拥戴蒙哥，蒙哥由此正式继位。
史称蒙哥“刚明雄毅，沉断而寡言，不乐燕饮，不好侈靡”，是一位很有才干和作为的大汗。蒙哥汗继位后，蒙古国的统治体系就由窝阔台系转到了拖雷系，于是，出现了一个国家权力重新分配的过程。蒙哥开展了一场激烈残酷的汗位保卫战争，他毫不手软地杀害异己的宗室诸王、后妃和那颜达300多人；同时，以瓜分封地的方式极大地削弱了窝阔台家族的封国。
在捍卫汗位的同时，蒙哥以他的智慧开始了对中央和地方各级统治秩序的调整。一方面对人事任用作了改动；另一方面还对行政机构的划分作了调整，设置了很多“也可扎鲁忽赤”（大断事官），还对混乱的朝政采取了一些积极的措施。
鉴于中原地区户籍混乱、差徭赋役过重、官吏贪污严重、人民困苦不堪的情形，蒙哥汗继位之后，于1252年下令重新整理查抄户籍，史称“括户”。括户之后，又对民众和土地进行分封，蒙哥所属的拖雷家族从中受益颇多。值得肯定的是，蒙哥同时还对西域地区进行了括户，这无疑加强了对西域地区的控制和管理。
蒙哥汗继位之后对朝政的治理和调整，结束了窝阔台之后蒙古国内部的混乱，对中原和西域地区的治理也稳固了蒙古国的统治基础。所有这一切，为元代统一多民族国家的建立奠定了良好的基础。
■吐蕃和大理的臣服
吐蕃位于今天的西藏、青海以及四川西北部一带，从唐朝以来就与中原王朝有着较密切的交往。早在成吉思汗灭西夏和窝阔台攻伐四川的时候，蒙古国的铁蹄就征服了吐蕃东北部一些靠近四川西北的部落。
窝阔台次子阔端的封地在四川靠近吐蕃地界的凉州。1240年他派部将朵儿达带领军队深入到乌思藏地区，不久退回。1244年，阔端再遣朵儿达入藏，召请最有影响的佛教首领萨斯迦班智达来到凉州，1247年双方达成协议，吐蕃归附蒙古。蒙古在吐蕃地区清查户口、赋役。从此西藏归入版图，成为中国领土不可分割的组成部分。
南宋虽大势已去，但依然有着中原王朝经济和社会发展程度上的优势，蒙古一时还难于轻取，只能先从其边远地区入手。1252年秋天，蒙哥派忽必烈率领大军开始向南进发。并于第二年秋天兵分3路从吐蕃地界向南宋西部一带开进。忽必烈在两年多的时间里先后征服了一些少数民族部落，并攻入了大理城，遂回师北方，而仅留兀良合台继续攻略大理未服诸部。不久兀良合台攻下了善阐（今昆明），俘虏大理段氏，整个大理国也臣服于蒙古。
■蒙古国的第三次西征
通过前述两次西征，蒙古势力已经扩展至中亚和欧洲。但是此时的欧亚大陆交接地区还有一些没有臣服的国家，尤其是波斯境内的木剌夷国（今伊朗北部马赞德兰省）、以巴格达为国都的黑衣大食王国（又称报达国）以及西部的叙利亚等国。他们之间彼此孤立，相互之间没有联盟关系。蒙哥汗继位后，决定第三次西征。
1252年，蒙哥命旭烈兀进攻波斯，以怯的不花为先锋，领军1.2万先行。旭烈兀于次年十月启程向西进发。1256年，旭烈兀率大军渡过阿姆河，与怯的不花会合。其间，怯的不花已经攻下好几个城堡，消灭了不少敌军部队。
1256年九月，旭烈兀率军分4路并进，向木剌夷国都城麦门底司堡（今伊朗北部厄尔布尔土山中）进攻。经过一番激战，最终迫使麦门底斯堡守军投降。不久之后，便占领了木剌夷国全部领土。1257年九月，旭烈兀与怯的不花相配合，分3路同时向报达国首都巴格达城前进。双方先后在底格里斯和巴格达发生激战，都以蒙古军的胜利而结束，报达国也便俯首称臣了。旭烈兀并没有停下脚步，而是继续向西进攻，直达阿拉伯地区，攻下了不少城堡。1259年旭烈兀再次兵分为3路，进军至叙利亚，先后攻下了阿勒颇城和叙利亚首都大马士革。
此次西征，旭烈兀军队还到达了地中海诸国，使这些地区大为震动。东罗马朝廷和西欧诸国纷纷派来使者，与旭烈兀联络，欲与其联盟，共讨回教国家。但是此时，蒙哥汗死讯传来，旭烈兀率军回至波斯，留先锋怯的不花镇守叙利亚，自己率部而归。同年九月，怯的不花军队被密昔儿（今埃及）打败，怯的不花也战死沙场，第三次西征到此结束。
