大蒙古國第二代大汗，死後追封為元太宗。成吉思汗正妻孛兒帖所生第三子。青年時代便隨成吉思汗征服漠北諸部。1213年與術赤、察合台盡破太行山東西兩側諸州郡。成吉思汗分封諸子，窩闊台所得的封地在葉密立、霍博之地（今新疆額敏、和布克賽爾二縣境）。1219年窩闊台被確定為大汗繼承人。1227年，隨成吉思汗征西夏。1229年，成吉思汗死後第三年，窩闊台即大汗位。即位後，強化了國家機器，提高了大汗權威。始創朝儀，製定了諸宗王見大汗時的跪拜禮節。再次頒行大紮撒（法令），確定牧民賦額。始置倉廩，確立驛站製。任契丹人耶律楚材掌領漢人賦稅，牙老瓦赤掌領西域賦稅。1230年，在漢地設置十路征收課稅使，推行丁稅、地稅法。賦稅製度的推行征收得大批金帛，使窩闊台開始信任耶律楚材等儒士大夫，采用漢地傳統製度，以改進統治。1231年，與弟拖雷分道伐金，並留兵圍困汴京（今河南開封），然後北返。1233年，任宣差勘事官阿同葛等清查、登記中原戶口。同年，又在燕京創立國子學，選派蒙古子弟學習漢文。1235年分遣諸王拔都及王子貴由、蒙哥大舉西征。窩闊台則留居蒙古本土，縱情享樂，創建和林城，建造萬安宮。1236年，完成中原漢地的戶口清查、登記工作，窩闊台把其中的大部分人戶分賜諸王、貴戚、斡魯朵為封戶。他開始在漠北建設城市，在缺水處鑿井，都對草原社會經濟的發展有積極的作用。他任命牙老瓦赤治理中亞地區，依靠耶律楚材等治理漢地。在他的晚年，任命一些回回人統治漢地，統治又趨混亂。窩闊台性喜奢豪，揮霍無度，嗜酒。後暴死。
術赤（？—1225）
成吉思汗正妻孛兒帖所生長子。又譯拙赤、約直等。成吉思汗微時，蔑裏吉部人以報仇襲擊其家，將孛兒帖擄走，配與其部人為妻。後因得汪罕的幫助，孛兒帖得救。孛兒帖回到部落後，已有身孕，不久產下術赤。所以蒙古內部對術赤的血統問題一直存有疑問。
成吉思汗分封諸子，術赤得分民九千戶。1211年，隨成吉思汗伐金，與察合台、窩闊台攻掠雲內、東勝、武、朔等州。1213年，再次大舉分道伐金，與察合台、窩闊台率右軍殘破太行山東西兩側諸州郡。1217年，吉利吉思部反抗蒙古征兵，術赤奉命出征，征服了吉利吉思及謙河（今俄羅斯葉尼塞河上遊）西至也兒的石河（今額爾齊斯河）的“林木中百姓”諸部。成吉思汗便以西北諸部賜歸他領有。1219年，從父西征，受命與察合台、窩闊台留軍圍訛答剌。城破後，術赤進至撒馬耳幹（今烏茲別克斯坦撒馬爾罕）與成吉思汗會合。成吉思汗又命他與察合台、窩闊台進攻花剌子模都城玉龍傑赤城（今土庫曼斯坦烏爾根奇）。因與察合台素不和，各行其是，城久攻不下。成吉思汗乃命窩闊台總領軍事，協調行動，終於取勝。玉龍傑赤城陷後，術赤徑返其在也兒的石河旁輜重所在駐地。成吉思汗分封諸子，術赤作為長子，封地最西，所有海押立以西征服地區均屬於他（見欽察汗國）。1223年，成吉思汗東還時，術赤稱病，未入覲。有人告發他正在圍獵，成吉思汗懷疑他背叛，準備發兵親征。此時，傳來術赤死訊。術赤死的確切日期不清。稍後的穆斯林作家說他先成吉思汗六個月去世。次子拔都承襲汗位。
察合台（？—1241）
成吉思汗正妻孛兒帖所生第二子。又譯察合帶、察哈歹、茶合、茶合帶。1211年，隨成吉思汗伐金，與術赤、窩闊台攻掠雲內、東勝、武、朔諸州。1213年，再次大舉分道伐金。1219年，隨成吉思汗西征。隨後與術赤，窩闊台奉命進攻花剌子模，陷其首都玉龍傑赤城。成吉思汗把畏兀兒以西直至阿姆河之間的草原地區分封給他。1226年，成吉思汗出征西夏，察合台受命留守蒙古大斡耳朵。他與長兄術赤不和，與弟窩闊台相處較融洽。成吉思汗逝世後，察合台遵照遺命擁戴窩闊台即大汗位。親執臣屬之禮；平時亦守臣下禮節，維護大汗尊嚴。察合台熟悉劄薩（法令），執法嚴峻。窩闊台對察合台極尊重，汗國大事，必先遣使谘商，征得他的同意而後行。1241年5月，察合台先窩闊台七個月病逝。因窩闊台稱他為阿哈（兄），以後曆代大汗亦皆稱其繼承人為察合台阿哈。貴由即大汗位後，因與察合台第五子也速蒙哥友善，於是改命也速蒙哥嗣為察合台汗國可汗。