元成宗在位期间基本维持守成局面，但滥增赏赐，入不敷出，国库资财匮乏，钞币贬值。曾发兵征讨八百媳妇（今泰国西北部），引起云贵地区动乱。晚年患病，委任皇后卜鲁罕和色目大臣，朝政日渐衰败。元成宗执政末年还成功与长期敌对的窝阔台汗国议和，结束了西北的动乱局面。
大德十一年（1307年），铁穆尔死后，前太子真金之孙海山即位于元上都，是为元武宗。并立其弟爱育黎拔力八达为皇太子，约定兄终弟及，同时又约定爱育黎拔力八达死后，帝位复归武宗之子和世剌。元武宗为了摆脱财政危机，下令重新设立尚书省，并印发至大银钞，结果导致至元钞大为贬值。至大二年（1309年），元廷与察合台汗国瓜分了窝阔台汗国，窝阔台汗国从此灭亡。
至大四年（1311年），元仁宗爱育黎拔力八达即位后[6]，生母兴圣皇太后的重臣铁木迭儿为右丞相。元仁宗取消了元武宗的经济措施，并立其子硕德八剌为皇太子，违背与元武宗相约先立和世剌继位，再传位硕德八剌等之约。封元武宗长子和世剌为周王，将周王和世剌徙居云南，但和世剌途中起兵前往西北游牧，元仁宗又将和世琜之弟图帖睦尔放逐至南方。延祐元年（1314年），提倡汉化的元仁宗恢复科举取士，史称“延祐复科”。
延祐七年（1320年），元仁宗死，硕德八剌即位，是为元英宗。元英宗继承了其父元仁宗的以儒治国政策，加强中央集权和官僚体制，并于至治三年（1323年）下令编成并颁布元帝国正式法典——《大元通制》，共2539条。他还下令清除朝廷中铁木迭儿的势力，但随着清理的扩大，再加上朝廷中的蒙古保守势力对元英宗以儒治国的施政不满，导致铁木迭儿的义子铁失在至治三年（1323年）夏天趁格坚汗去上都避暑之机，在上都以南15公里一个名叫南坡的地方，刺杀了元英宗及宰相拜住等人，史称南坡之变。[7]
元英宗被行刺后，镇守和林的晋王甘麻剌的长子，真金的长孙，也孙铁木儿率兵南下，杀掉行刺元英宗的叛臣后即位，是为元泰定帝。元泰定帝即位后，封被元英宗放逐到海南岛的图帖睦尔为怀王，镇守建康。
泰定五年（1328年），元泰定帝死。丞相倒剌沙在上都奉泰定帝之子阿速吉八为帝，是为元天顺帝。而与此同时，元武宗的旧部重臣燕铁木儿与河南行省丞相伯颜则分别秘密向漠北和江南遣使，同时迎接周王和世?与其弟图帖睦尔。结果，图帖睦尔先至大都，在天历元年（1328年）自立为帝，是为元文宗。而和世?抵达和林后，也宣布即位，是为元明宗。元文宗表面上表示愿意退位，奉兄为帝，两人遂相会于上都之南，元文宗毒死元明宗后称帝。