元·銅火銃（複製品）
憲宗蒙哥時期，大汗及其同母諸弟和闊端在西藏都有封地，諸王在封地內設有類似管理中原封地最高長官的達魯花赤一樣的守土官。這時的分封，隻限於烏思藏地區，尚未擴展至阿裏。到忽必烈即位後，隨著中央集權化的加強，在其確立了對包括阿裏地區在內的整個西藏的統治後，忽必烈沒有再實行分封，而代之以派遣皇子西平王奧魯赤出鎮西藏地區。
公元1260年，忽必烈以八思巴為國師，掌管佛教事務。4年後，忽必烈在元朝中央政府設總製院，後來更名為宣政院。宣政院是專管佛教和西藏地方事務的中央機構。設有院使、同知、副使各兩人，其人選則軍民通攝，僧俗並用。西藏軍民事務皆隸屬宣政院管轄，小規模的軍事活動由宣政院直接處理；有大征伐則由宣政院會同樞密院討論決定。
總製院設立的同時，國師八思巴返回西藏，協助蒙古貴族建立西藏地區的行政體製。同時，忽必烈又委派總製院使答失蠻前往，沿途清查戶口、物產、道路等情況，為建立驛站和更好地治理西藏作必要的準備。
蒙古在統一西藏的過程中，最早建立的是烏思藏13萬戶。這是蒙古統治者針對當時烏思藏分裂、割據的客觀形勢，因地製宜地采用的一項頗有策略的政治措施。其中的伯木古魯、必裏公兩萬戶是蒙哥於公元1254年詔封的。其餘諸萬戶則是在公元1268年及其以前逐漸建立的。萬戶長都是左右一方的豪族，他們是蒙古統治者按照其原有的勢力和功勞宣授的蒙古官職，由大蒙古國大汗頒賜證券和虎符。對萬戶封賞、削奪的權力，都掌握在蒙古國大汗手中。
各萬戶直接代表其所屬的百姓接受蒙古國的統治，從而排除了各地方勢力成為獨立於蒙古國之外的行政實體的可能，使之在承認蒙古國統治的前提下，實行分而治之。蒙古統治者作為這些萬戶間不可缺少的平衡力量，有效地控製了西藏地區。
元世祖忽必烈時期，元朝在前後藏地區設置了烏思藏宣慰司，於公元1292年，又將烏思藏宣慰司與納裏速都元帥轄區合並起來，設置烏思藏納裏速古魯孫三路宣慰使司都元帥府，它的轄區包括除今昌都專區以外的西藏自治區全境和現在國境外的列城等地。除在西藏設置宣慰司外，元朝在藏區還設有吐蕃等處宣慰使司都元帥府和吐蕃等路宣慰使司都元帥府。
蒙古國和元朝曾經在西藏進行戶口調查和征收賦稅；在內地通往西藏的沿途設置驛站；為控製西藏的局勢，維持西藏政局的穩定，在當地駐有軍隊。
括戶工作早在憲宗時已經進行，那時的括戶目的是為分封提供依據。元世祖時，曾多次在西藏調查戶口，從而留下了當時西藏人口數目的確切記錄。公元1264，元世宗派遣答失蠻赴薩迦。答失蠻進藏的一個重要任務就是選擇適宜建立大小驛站之地，仿照漢地驛站之例，建立驛站。自此以後，自漢藏交界處至薩迦，總共設立了27個大驛站。它們是由朵思麻站戶支應的7個大站，在朵甘思設立的9個大站，在烏思藏設立的11個大站。
元世宗至元二十四年即公元1287年，由大衙署派和肅與烏努汗二人，與本欽宣努旺秋一起，按照大清查的規定，統計了戶口。這次清查戶口是在整個烏思藏納裏速地區進行的，清查的結果是整個西藏地區共有36453個蒙古戶（帳），其中納裏速和藏地方共計15690戶，烏思地方共有20763戶。這是西藏有史以來最早、最確切、最詳細的人口統計數字。
為了確保西藏的穩定，維持地方秩序，鎮壓反叛活動，元朝在西藏駐有軍隊，在烏思藏宣慰司下設有蒙古軍都元帥二人，他們隸屬於設在陝西鳳翔的蒙古軍都萬戶府。當西藏有重大軍事行動時，由樞密院撥給宣慰司指揮，任務完成後再歸原建製。元世祖忽必烈時，於公元1279年，派遣桑哥率領7萬蒙古軍討伐貢噶桑布，大軍返伺之際，桑哥將其中的一部分留在西藏，擔任警衛和哨所駐軍，警戒西路蒙古和駐守藏北，保障各寺廟的安全，還撥出部分軍隊負責驛站事務。