孛儿只斤·铁木真，1206年统一蒙古，称“成吉思汗”。随后发动征服战争，击败金朝，迫降西夏，攻灭花剌子模，征服中亚以及东欧的黑海之滨，史称“灭国四十”。1265年10月，元世祖忽必烈追尊铁木真为太祖，谥号“圣武皇帝”。
窝阔台，铁木真三子，1225年封于今额尔齐斯河上游和巴尔喀什湖以东一带，并建斡耳朵于今新疆额敏县。1229年，拖雷监国结束后被推举为蒙古可汗。窝阔台继位后，遵守成吉思汗的遗留战略，终于攻灭金朝。与此同时，窝阔台又派遣诸王长子在术赤之子拔都的率领下发动长子西征，兵锋波及中亚和东欧。1241年，窝阔台死。1266年，忽必烈追尊窝阔台为太宗，谥号“英文皇帝”。
贵由，窝阔台长子。1241年，长子西征还未结束，贵由还未返回蒙古。于是，乃马真后便夺取了政权，史称“乃马真摄政”。1246年，贵由登位。1247年，吐蕃归附蒙古。1248年，贵由恼恨拔都未参加忽里台大会，发兵讨伐，途中病亡。随后，汗位转入拖雷一脉。1266年，忽必烈追尊其为定宗，谥号“简平皇帝”。
蒙哥，拖雷长子，即位前曾参加过长子西征，活捉钦察首领，攻入俄罗斯，战功不小，即位后致力于攻灭南宋、大理。同时，蒙哥还派六弟旭烈兀率军再次西征，为伊利汗国的建立奠定基础。1259年，蒙哥发动灭宋之战，却受阻钓鱼城，旋即病逝。1266年，忽必烈追尊其为宪宗，谥号“桓肃皇帝”。
忽必烈，拖雷四子，与元宪宗一母同胞。蒙哥死后，忽必烈击败七弟阿里不哥登位。因其违背蒙古大汗选举传统，四大汗国纷纷与之断绝来往。至此，忽必烈只控制中原、蒙古以及西藏。1271年，忽必烈将“大蒙古国”改名为“大元”。1279年，忽必烈攻灭南宋，统一中国。在位期间，建立行省制，努力恢复社会经济。1294年，忽必烈病逝，庙号世祖。
铁穆耳，忽必烈之孙。1293年受封皇孙，次年继位。在位期间，基本以守成为主，不仅停止对外战争，还专心整顿国内政务。同时，铁穆耳发兵击败叛王海都，稳定了元朝统治。1307年病死，庙号成宗。
海山，忽必烈故太子真金一脉。1307年元成宗病死，在外统兵的海山奔丧回国，被拥立为帝，避免了元朝被全面伊斯兰化。1311年，30岁的海山病逝，庙号武宗。
爱育黎拔力八达，元武宗之弟庙号仁宗。在位期间，大力整顿朝政，推行“以儒治国”的政策，举办科举考试，缓和了汉蒙矛盾。1320年，爱育黎拔力八达病死，临终前违背与其兄弟约定的兄终弟及、叔侄相传的约定，将帝位传给其子英宗，埋下长达13年的内乱隐患。
硕德八剌，元仁宗嫡子，自幼熟读儒家经典，1316年被立为皇太子，即位时年仅18岁。1323年，元英宗自上都（今蒙古正蓝旗）返回大都途中，被新政触动利益的贵族刺杀，史称“南坡之变”，庙号英宗。
泰定帝也孙铁木儿初封晋王，镇守漠北，元英宗遇刺后被拥立为帝，继位后大肆捕杀发动南坡之变的官员。一生笃信佛教，毫无建树，1328年死于上都。
天顺帝阿速吉八，在位一个月，泰定帝长子，9岁于上都继位。此前，元朝大臣燕贴木儿于大都拥立元武宗之子图帖睦儿继位，并发兵攻击阿速吉八，阿速吉八战败，随后不知所踪。
元文宗，两次在位，第一次时间为1328年10月16日—1329年2月27日，第二次为1329年9月8日—1332年9月2日，共计四年。英宗时，图帖睦儿被流放海南，泰定帝将其召回，赐封怀王。泰定帝死后，图贴睦儿被元朝权臣抢先一步拥立为帝，居庸关一战击败天顺帝。1329年9月8日，已经退位的元文宗为独揽大权，派人毒死异母兄元明宗和世。
和世，元武宗长子，庙号明宗。当年，元仁宗违背约定，并将和世流放西域。1329年，已经继位的元文宗图帖睦儿击败天顺帝，迫于武宗当年约定，假意将帝位还给和世。不到半年，锐意改革的和世触动了权臣燕帖木儿的利益。随即，元文宗和燕帖木儿联合将其毒死。