在地方軍閥中追究與李璮勾結的問題，顯得更加複雜和微妙。一是這群人都有很大實力。忽必烈當時可以直接指揮，用來與阿裏不哥爭大汗位的武力，以及組成忽必烈的衛隊武衛親軍的兵將，都是由他們提供的。二是眼前就有史天澤等擅殺李璮以滅口的事實，認真追究，首先就要碰到這個問題。這件事弄不好就要迫使這些有實力的軍閥聯合起來反對他。他親手所締結的蒙漢統治階級的聯合就有可能破裂，新建立的政權也就有垮台的危險。因此，忽必烈在處理這個問題上就顯得特別慎重和有節製。他總的原則是：在迫使這些地方軍閥交出實權（特別是軍隊），消弭是以產生李璮一類叛亂的基礎的前提下，既往不咎，而且根據情況與需要，繼續任用以安定和拉攏漢人官僚；同時，利用這一形勢，因勢利導，進行政治改革，加強中央集權。
為了補救自己的罪過，表示對忽必烈的忠誠，史天澤帶頭請求釋兵權。史氏子弟即日解兵權者十七人。史天澤的姻親，當時任武衛親軍指揮使的李伯佑，也在平定李璮叛亂後，求賞退休。其他東平嚴氏、滿城張氏、濟南張氏等都依法炮製。忽必烈也表示不咎既往，繼續把他們當成漢人地主階級的政治代表而予以優容。這樣做，既收了地方軍閥的實權，消除了分裂和叛亂的隱患，同時又安定了漢人官僚，保持了蒙漢統治階級聯合專政的穩定。這種曲意的克製和慎重，在對待濟南張氏的處置上表現尤為明顯。張幫直兄弟本為李璮同黨，忽必烈處死他們的罪名卻是“違製販馬”；對於張幫直的侄子張宏，忽必烈加以寬宥，僅罷軍職濟南萬戶而改授民官真定總管。
李璮叛亂的平定給忽必烈徹底解決割據華北的地方軍閥創造了條件。忽必烈因勢利導，加速了改革的步伐。其主要措施有以下六點：
一、削弱私家的勢力，除本人外，罷其兄弟子侄之為官者；同時，除真定董氏之外，一度解除地方軍閥之兵權。以後在滅南宋的戰爭中，史、張諸氏弟子又分別任命將兵，但這時的軍隊不再是他們私屬。
二、嚴格執行地方兵、民分治的製度。規定：管民官理民事，管兵官掌兵戍，各有所司，不相統攝。這個辦法耶律楚材早就提議過，但貫徹不了。李璮事平後，首先在山東以董文炳領軍，撒吉思治民。其年十二月，作為定製，在全國施行。
三、罷諸侯世襲，行遷轉法，消除割據的基礎。
四、易將、使將不擅兵。如以董文炳代史氏兩萬戶為鄧州光化行軍萬戶。
五、置萬戶府監戰，選宿衛以監漢軍。
六、取消漢人官僚的封邑。史天澤原封於衛，自動申請歸還朝廷；張柔、嚴忠濟所有封戶，均在至元二年（1265）十一月明命改隸民籍。與此同時，忽必烈在中央置樞密院，作為總領軍事的機關；加強中書省的權力，把司法、行政等權力集中於中央。
通過這些改革，一個以中原王朝為張本的封建中央集權製政權牢固地建立起來。這對當時中國曆史的發展以及蒙古族本身的發展都具有巨大的進步作用。
李璮事件也大大地加深了蒙古統治者的民族猜忌情緒。當時，那些過去受漢 人官僚所輕視和壓抑的回回人便乘機伏闕群言：“回回人雖然有時資取國家一點錢物，但還沒有像秀才們敢於造反。”回回人從中亞一帶遠道遷來中國，他們具有很高的文化、技藝，特別富於經商逐利、理財斂貨的經驗。他們可以供蒙古統治者驅逐，而又不會構成統治權力的威脅。因此，蒙古統治者一貫利用他們作為統治的幫手。當李璮的叛亂發生增大了蒙古貴族的疑懼心理後，蒙古統治者便更加有意識地利用回回人，使之分任權力而對漢人進行牽製。至元二年（1265），忽必烈正式頒布：“以蒙古人充路達魯花赤，漢人充總管，回回人充同知，永為定製。”這一規定實際上是有元一代用人行事的基本政策。蒙古統治者迫於需要，必須利用漢人官吏來為他們辦事，但是又很不放心，於是每一個機關都分派一名蒙古正長來監臨，又配置一名權位相等的回回官吏來進行防範和牽製。從這以後，回回人在政治上的重要性大大增加。中央的實權逐漸落入回回人阿合馬手中，引起後來朝廷政局中一係列的矛盾與傾軋。