元太祖鐵木真（1162年——1227年），1206年—1227年在位，共21年。
鐵木真，姓奇渥溫，姓孛兒只斤，乞顏氏，名鐵木真，蒙古族人。蒙古帝國奠基者，世界著名軍事統帥之一。1206年，被蒙古貴族推舉為“成吉思汗”。之後進行大規模的侵略擴張，死於1227年8月25日（七月十二），廟號太祖。
他的眾子中，較為著名的四位分別為朮赤、察合台、窩闊台、拖雷。成吉思汗分封了朮赤和察合台為國主，選定窩闊台為繼承人。
元睿宗拖雷（1193年——1232年），1228年監國
成吉思汗第四子1227年成吉思汗死後，由拖雷監國。1229年，在選舉大汗的忽里台上，推窩闊台即大汗位。1232年大敗金國後在歸途中病死。
1266年（至元三年）子忽必烈在位時，被謚為景襄皇帝，廟號睿宗。他的幾個兒子都有所成，蒙哥（憲宗）、忽必烈（世祖）相繼稱汗或稱帝，旭烈兀亦開創了伊兒汗國。
元太宗窩闊台（1186年——1241年），1229年—1241年在位，共13年。
窩闊台是成吉思汗的第三子，在1229年的庫里爾台大會中被推舉為繼任人，管理整個蒙古帝國。他在任內繼續父親的遺志擴張領土，主要是繼續西征和南下中原。他在位期成功完全征服中亞和華北。
他在位的期間，蒙古於1234年與南宋聯手消滅金國。但與此同時，由於與南宋接壤，使雙方的衝突日漸加劇，也拉開了雙方往後45年不斷爭戰的序幕。在南方戰線僵持不下之時，蒙古大軍的鐵蹄轉往東方的高麗，並使他們臣服，西線方面，蒙古大軍完全控制了波斯，並繼續西進，占領了除諾夫哥羅德以外俄羅斯的全部，以及波蘭和匈牙利的全境。
1241年，窩闊台因為酗酒而突然暴斃，時年56歲，使他的西征進程被逼中止。當時大軍正朝往維也納推進，但為了趕返參加位於蒙古的庫里爾台大會而急忙撤軍，自此以後，蒙古大軍再也沒有踏足這片土地。
昭慈皇后，1241年—1246年稱制，共5年。
昭慈皇后，姓乃馬真，窩闊台的第六皇后。窩闊台死後，推舉大汗未果由昭慈皇后稱制。
元定宗貴由（1206年——1248年），1246年8月24日—1248年3月在位，共3年。
元定宗是元太宗長子，母乃馬真氏。元世祖忽必烈追封其為元定宗。1248年死，時年43歲。
欽淑皇后1248年—1251年稱制，共3年。
欽淑皇后是元定宗第三皇后。
元憲宗蒙哥（1208年——1259年），1251年—1259在位，共9年。
姓奇渥溫，名蒙哥，成吉思汗的孫子，拖雷的兒子。即位後，一面更改政制，一面繼續擴張，沈默寡言、不好侈靡，喜歡打獵。1235年（元太宗七年），與拔都、貴由西征不里阿耳、欽察、斡羅思等地，屢立戰功。1251年（元憲宗元年），被拔都等擁立即大汗位。窩闊台系諸宗王拒絕承認，後率兵鎮壓之，又以弟忽必烈領漠南漢地軍政事務。1253年（蒙哥汗三年），命弟旭烈兀西征。
1257年占領大理，1258年蒙哥、其弟忽必烈和大將兀良合台分三路大舉進攻南宋。他親率主力征四川，1259年，蒙哥在攻打四川釣魚城時，於農曆七月二十七日被炮石擊傷而死，時年52歲。
蒙哥雖然並未親自攻下全中國，但是他發動的征服戰爭為後來元朝的建立的可謂貢獻良多。
元世祖忽必烈（1215年——1294年），1260年—1294年在位，共35年。年號：中統、至元
姓奇渥溫，名字全稱孛兒只斤忽必烈，蒙古族，拖雷正妻唆魯禾貼尼的第二子（總第四子），蒙哥的弟弟。元朝的創始皇帝，他也是第五代的蒙古大汗。
蒙哥去世後，1260年他的弟弟阿里不哥在哈拉和林被選作蒙古帝國大汗，而忽必烈則在中原開平自立為大汗。於是阿里不哥與忽必烈開始爭奪汗位。雖然忽必烈在這場鬥爭中獲勝，但西方的四大汗國則因他違背大汗選舉傳統以及他的“行漢法”主張而紛紛與他斷絕了來往，脫離了他的統治範圍。至此，他的政權只包括中原地區、西藏和蒙古本土。
1271年，忽必烈改國號為大元，正式即位為皇帝，並開始南下攻打南宋的計畫。他的軍隊用了六年時間攻陷重鎮襄陽，但以後的進展則相當順利。1279年，在厓山海戰中，陸秀夫背著8歲的小皇帝宋帝昺跳海而死，南宋亡，忽必烈統治全中國，定都大都。