1251年，蒙哥命忽必烈负责漠南汉地的军国事务，并在爪忽都设立总帐。他先后整顿邢州的吏治，建立了经略司于汴梁，并在河南（今洛阳）进行军政改革和屯田政策，取得了显著成效。1253年，他受封为京兆（今陕西西安）的领地。1271年（至元八年），忽必烈宣布建立大元朝，并确定大都为首都。1274年（至元十一年），他派伯颜率军攻宋。直到1279年的崖山之战中消灭了南宋残余势力，完成了对全国的大一统。
1294年（至元三十一年），忽必烈去世，其庙号被定为世祖。在其生前，他深受儒家思想影响，从铁木真孙子、拖雷第四子出身开始，就展现出了他的才华。在窝阔台汗时期，他就与汉族知识分子窦默和姚枢等人保持着联系，他们共同探讨儒家治国理念。当他在和林结识的僧人刘秉忠时，便更加重视他的智慧和策略建议。
早在1242年的淳祐二年，即便是在南宋时期，他也就已经吸引了一批学者，如赵璧、王鹗等人，他们不仅能够讲解儒家经典，还能教授蒙古语，这样的多样化人才组合，为他的统治提供了强大的支持。而当他接受“儒教大宗师”的称号时，更是体现出他对儒学尊崇的一面。
1252年的蒙古宪宗二年，当宋军攻打河南边境时，忽必烈请求蒙哥设立经略司，以史天泽、杨惟中、赵璧等人担任使职。他还亲自前往草原觐见蒙哥，并奉命率领军队征服云南。这一切，都反映出他作为政治家的广泛能力以及对于国家统一的坚定追求。
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