到了晚年，鐵穆兒變得好大喜功起來。公元1301年，他派兵征討八百媳婦(今泰國北部等地)，折騰了兩年多，出征官兵生還者寥寥無幾，結果隻能無功而返。後來，鐵穆兒身患重病，不理朝政，皇後卜魯罕和中書右丞相哈剌哈孫分別掌握了朝廷大權，並以他們二人為中心，形成兩個互相對立的集團。
鐵穆兒唯一的兒子德壽被立為皇太子後，還是沒有做皇帝的命，竟先於其父死去，鐵穆兒因此沒有再指定繼承人。公元1307年，深受喪子之痛打擊的鐵穆兒在鬱悶中病逝。
武宗海山
(公元1281年～公元1311年)
在位時間：公元1307年～公元1311年
曾用年號：至大
諡號：仁惠宣孝皇帝
廟號：武宗
安葬地：起輦穀
元成宗鐵穆兒直到臨死前也沒有指定繼承人，等他死後，曾經發生在他身上的爭奪皇位的一幕，又一次出現了，不過這次並不像鐵穆兒和與他爭奪皇位的兄長那樣，得以和平解決。而是經過一番屠戮後，元武宗方才登基稱帝。
公元1307年，元成宗死後，皇位究竟由誰來繼承就成了重中之重的問題。因元世祖生前有日後帝位必須傳給真金太子之後的成約，依此應是元成宗長兄甘庶剌的長子今孫帖木兒，而元成宗的卜魯罕皇後和左丞相阿忽台等準備擁立的是元成宗的堂弟安西王阿難答。而作為元成宗次兄答剌麻八剌的海山不太可能成為皇帝，但他的兄弟愛育黎拔力八達與母親答己也以奔喪的名義回到京城，逮捕了左丞相阿忽台和安西王阿難答等人，以“亂祖宗家法”的罪名將其誅殺。愛育黎拔力八達本想稱帝，但他考慮到海山擁有重兵且能征善戰，不敢造次，便把皇位讓給了海山。
公元1307年，率三萬精兵來爭奪皇位的海山得知弟弟將皇位讓給他後，大喜過望，立即馬不停蹄地趕到上都，即位稱帝。
海山登基後，還算做了些好事，他下令凡是征戰的將士和供給繁重州郡的役卒，都可免除三年差稅；雲南、八番、田楊等地免除一年差發；在外逃荒回家種地的，免三年差稅；停止征收受災地區的山場湖泊稅，聽任貧民就地采取；兵馬經過地方，不得騷擾百姓；充許民間冶鐵；鼓勵興辦學校；免除儒戶的差役；關照孤寡老人和孤兒。
海山很想因循漢製，重儒尊道。所以即位不久，他就遣使以大牢之禮祭祀孔子，並加封號為“大成至聖文宣王”，對全國遵行儒教的人給予優赦。中書右丞孛羅帖木兒用蒙古丈譯成《孝經》，上給海山，海山便命令中書省刻板模印，使得諸王大臣人手一本。
海山的奢侈、揮霍更超過元成宗。他即位不久，為鞏固統治而大賞諸王、宗族，搞得國庫儲備空虛，入不敷出。公元1308年，由於江南發生大饑荒，政府財政更為困難，再加上海山大興土木，建城修寺，財政危機再度出現。
海山還篤信佛教，因此，他修建興聖宮，請僧侶們入內禱佛祈福，又派士兵1500人及大量民工修建五台山佛寺，並令皇太子親自主持在大都城南建造佛寺。他還命令喇嘛翻譯佛經，以便誦讀。這就使得僧人在朝中炙手可熱，氣焰囂張、無所顧忌，成為當時禍害百姓的一大勢力。
公元1311年，海山因淫樂酗酒過度，身染重病，不久病死。
仁宗愛育黎拔力八達
(公元1285年～公元1320年)
在位時間：公元1311年～公元1320年
曾用年號：皇慶、延佑諡號：聖文欽孝皇帝
廟號：仁宗
安葬地：起葷穀
公元1307年，元成宗鐵穆兒病死，海山即位，是為元武宗。海山為了感謝為在爭奪皇位中立下汗馬功勞的弟弟愛育黎拔力八達，便將他立為“皇太子”，從而確定了愛育黎拔力八達合法的皇位繼承人資格。
愛育黎拔力八達年少時，祖母闊闊真便為他選定漢族儒學名士李孟做老師。在李孟的耐心指點下，愛育黎拔力八達深受儒學的熏陶。10年後，愛育黎拔力八達學有所成，鋒芒初露，這時鐵穆兒身患重病，不理朝政，皇後卜魯罕獨攬大權。她擔心愛育黎拔力八達爭奪皇位，於是下令愛育黎拔力八達跟隨生母答己離開大都，到懷州(今河南沁陽)去居住。3年後，元成宗病死，愛育黎拔力八達得知消息後，立即趕赴大都，殺掉左丞相阿忽台和安西王阿難答等人，為元武宗海山的即位掃清了障礙，並擁立其為帝，因此，海山才如此感謝弟弟愛育黎拔力八達，才將他立為皇太子。