1294年，忽必烈去世。早在1273年，元世祖依漢製立察必皇後所生第二子真金為太子，不過1285年，真金去世，以後沒有再立太子。真金長子甘麻剌被封晉王，出鎮嶺北數年，1293年，真金幼子鐵穆耳也出鎮漠北。後大臣伯顏等召集忽裏台，立鐵穆耳為大汗，即元成宗。
元成宗即位以後，停止軍事討伐，減輕人民負擔，緩和內外矛盾。
他停止征安南，釋放元世祖時拘留的安南使臣，並遣使撫慰。1298年，又拒絕了手下出兵日本的建議。而且，1304年，西北諸汗國也65與元朝議和，這樣元世祖忽必烈與阿裏不哥爭位以來元朝在西北進行的戰爭終告結束。
1307年，元成宗鐵穆耳死，終年42歲，在位11年，諡廟號成宗，蒙古尊號完澤篤汗。無嗣。
元成宗死後，卜魯罕皇後欲擁立元成宗堂弟皈依伊斯蘭教的安西王阿難答。右丞相哈剌哈孫等欲擁立真金次子答剌麻八剌的兒子，即鎮守漠北的海山或在懷州的愛育黎拔力八達。大汗死後，右丞相哈剌哈孫分別派人通知了他們。
海山接到元成宗去世的消息後，從金山前線回和林，召集諸王大會，殺死了與阿難答通謀的合赤溫後王也隻裏，與會諸王都勸其即位。
此時在內地的愛育黎拔力八達與其母答己先至大都。
同年三月，愛育黎拔力八達在右丞相哈剌哈孫及漢臣的支持下，誘捕卜魯罕皇後和阿難答等人。五月，海山至上都，在忽裏台上被推舉為汗，即元武宗。六月，因其弟愛育黎拔力八達“平定內難”有功，立為皇太子，確定為汗位繼承人，在冊文中約定“自是兄弟叔侄，世世相承”。
不過，元武宗海山在位5年，便於1311年正月，死於大都，終年31歲，諡廟號武宗，蒙古尊號曲律汗。
1311年，“皇太子”愛育黎拔力八達即位，即元仁宗。元仁宗愛育黎拔力八達自幼生活在內地，10歲左右從名儒李孟研習儒學，當太子時期，又受姚燧等名儒的影響，漢文化素養在元代諸帝中較高。
元仁宗在位期間，受到母親答己太後的牽製，對太後親信鐵木迭兒等人的貪贓枉法行為不能嚴辦，又出於私心，想改變與元武宗叔侄相繼的約定，把皇位傳給自己的兒子。1315年，元仁宗封元武宗長子和世·為周王，遠徙雲南，和世·前往途中，於陝西發動兵變，分軍攻潼關、河中府，後因內部不和退兵。和世·西逃金山，投靠了察合台汗國。同年底，元仁宗立自己的兒子碩德八剌為皇太子。元仁宗的背約行為失去了許多蒙古貴族的支持。
元仁宗為爭取蒙古貴族對其立儲的支持和緩和矛盾，更正了他最初頒布的一些改革措施。1317年，下令諸王、駙馬和功臣分地仍按舊製自己選任達魯花赤，並開始濫封濫賞諸王。1320年，愛育黎拔力八達死，終年36歲，在位10年，諡廟號仁宗，蒙古尊號普顏篤汗。
帝位繼承之戰
1320年，太子碩德八刺在答己皇太後支持下即位，即元英宗。
碩德八剌自幼在內地長大，受儒家思想影響很深，在政治上也想有所作為。但是，答己皇後以太皇太後稱製，任命鐵木迭兒為右丞相，使他無法擺脫其牽製。鐵木迭兒得勢之後獨攬大權，鏟除異己，殺害曾彈劾他的禦史中丞楊朵兒隻和中書省臣蕭拜住，任用親信，貪贓枉法。
至治二年（1322年）八、九月，權臣鐵木迭兒和皇太後答己相繼死去，元英宗起用木華黎後人拜住為中書右丞相，又以妻舅鐵失為禦史大夫。
元英宗是背兄弟之約即位，引起許多諸王對他的不滿，加之財政困難，又無法及時頒給諸王、功臣應得的賞賜，所以得不到諸王和臣下的支持。元英宗讓回回人交納包銀，毀上都清真寺改建佛寺，又引起回回人的不滿，裁汰冗官也傷害了一些人的利益，再加元英宗平時嚴苛寡恩，佞佛、酗酒，因此不得人心。
元英宗任用拜住之後，追究鐵木迭兒子八裏吉思及鐵失等人的“誑取官幣”案，處死了貪贓枉法的八裏吉思等人，鐵失因是皇親獲特赦。至治三年五月，大臣拜住等又上奏鐵木迭兒罪行涉及鐵失，鐵失怕被治罪與同夥密謀殺害元英宗。八月，元英宗從上都南返大都，途中駐驊於南坡店（在上都西南30華裏），鐵失與鐵木迭兒子鎖南等刺殺了元英宗和丞相拜住，史稱“南坡之變”。碩德八刺終年21歲，在位三年，死後諡廟號英宗，蒙古尊號格堅汗。
之後，鐵失等人很快派遣宗王按梯不花、淇陽王也先帖木兒等攜帶皇帝玉璽至漠北，請鎮守漠北的晉王也孫鐵木兒（真金長子甘麻刺的次子）即汗位。九月，也孫鐵木兒即位於今克魯倫河畔，即泰定帝。
泰定帝即位不久殺鐵失等人，流放參與陰謀的諸王，以洗清自己。十一月，至大都。
1324年（泰定元年），泰定帝冊立八不罕氏為皇後，立年幼的長子阿剌吉八為太子。致和元年（1328年）七月，泰定帝死於上都，在位五年，終年36歲。元文宗即位後認為其即位不合法，沒上諡號，亦無蒙古尊號，史稱泰定帝或也孫鐵木兒汗。