作为成吉思汗的嫡系子孙，忽必烈和他的子孙虽然还长期佩戴着大蒙古国大汗的标签，元朝名义上也是外围各大汗国的宗主国，但本质上，元朝实控的只有漠北草原和中原汉地，自忽必烈即位之后，大蒙古国事实上就已经不存在了。
1206年，成吉思汗在建立大蒙古国之后除了以千户制混编草原部族实行集权体制之外，分封也是帝国的一部分。由于当时只是统一了草原，所以最初的分封也仅局限于草原：
封诸弟合撒儿、合赤温、别里古台、铁木哥斡赤斤于从克鲁伦河、额尔古纳河流域到呼伦贝尔草原的东部地区，成为东部诸王；封三个儿子术赤、察合台和窝阔台于阿尔泰山以西，称为西道诸王。
实行分封制，一个是为了拱卫汗权，再一个是成吉思汗家族将草原作为家族的私产，理应按照家产的处理方式进行分割。
随着开拓的疆域越来越广，诸王的封地也随之做了调整：长子术赤的封地包括欧亚草原西部地区和斡罗斯诸公国；察合台获得突厥斯坦西部、塔里木盆地和天山地区西部；窝阔台获得准噶尔和阿尔泰山西麓。
作为幼子的拖雷则按照蒙古“幼子守灶”的传统继承成吉思汗的遗产，也就是蒙古本部以及草原之外大汗权力所直控的区域。
不过，这只是一种理想状态，因为，随着汗权的更新，蒙古内部肯定会因为权力而起冲突，不仅诸王的封地会相应调整，大汗对诸王的控驭能力也会下降，在各种因素的作用下，各大汗国脱离草原权力的控制几乎就是注定的事。
早在成吉思汗在世的时候，其四个儿子就已经分裂为两派：长子术赤和四子拖雷是盟友；二子察合台和三子窝阔台结成同盟。虽然成吉思汗为了避免诸子的内斗以三子窝阔台为继承人，但依然不能阻挡诸子将来因为权力而引发的内斗。
窝阔台即位之后首先就是对继承父亲遗产的弟弟拖雷各种怀疑，最后是拖雷暴亡之后他才稍微放松了对拖雷家族的警惕。
在窝阔台时期，随着蒙军的持续开拓，大蒙古国的版图又得到了相应的扩张，大汗将被征服的农耕区域划分为汉地、中亚和波斯三部分，分别设置也可扎鲁花赤进行管理，史书将其称为“行尚书省”：
燕京等处行尚书省统治汉地；别失八里等处行尚书省统治畏兀儿、中亚地区；阿姆河等处行尚书省统治阿姆河以西的波斯之地。
大蒙古国对这些新征服的区域采取间接统治的方式，在一些重要城市驻扎军队并组建直接接受大汗控制的政治机构统治其地，保证当地对大蒙古国的臣服以及赋税的正常征收。
同时，1235年蒙军还进行了第二次西征，以术赤之子拔都为统帅，率领十五万军队征讨钦察、斡罗斯方向的未服诸国。只是，在蒙军已经攻克马扎尔（今匈牙利）都城佩斯的情况下后方却传来了大汗窝阔台去世的死讯，拔都于是率兵东返，驻节于伏尔加河下游，统治钦察、斡罗斯地区。
同时，拔都还建立了萨莱城（今俄罗斯阿斯特拉罕一带），作为封国的国都，形成了以钦察草原为中心的钦察汗国。
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窝阔台时期，大蒙古国内部大体维持了成吉思汗时期的稳定局面，并在领土层面取得了较大的增量。
只是，当窝阔台去世之后，帝国的内斗就迅速升级，具体表现就是，钦察汗国的拔都不支持窝阔台之子贵由上位，在贵由继承汗位之后，钦察汗国事实上已经与大蒙古国的系统分离，贵由最后也是在西征拔都的途中去世。
贵由去世之后，拔都凭借其在大蒙古国内部的影响力拥护实力雄厚的拖雷家族的蒙哥坐上了汗位。
作为回报，蒙哥就承认了拔都对于钦察汗国的世袭统治权。钦察汗国事实上已经独立于大蒙古国的系统之外。
为了拱卫汗权和强化拖雷家族的实力，蒙哥还分别将弟弟忽必烈和旭烈兀分封于中原汉地和西亚波斯。
为了保证大蒙古国系统的完整，蒙哥还通过对各大汗国进行户口统计，并以军事开拓为由频繁调动各大汗国的军队和赋税维持对帝国各方势力的控驭。蒙哥最典型的帝王术就是对治理漠南的忽必烈的打击。
1253年，蒙哥还命旭烈兀统兵西征，征伐波斯以西未服诸国。1258年，蒙军攻陷报达，杀阿拔斯王朝末代哈里发穆斯塔辛。随后，蒙军继续西征。
1259年，蒙古第四任大汗蒙哥去世，旭烈兀在得到消息之后率领主力部队返回波斯。留驻叙利亚的蒙军也被埃及军队击败。蒙军的第二、三次西征都是因为大汗的突然去世而被动按下了暂停键，也间接改变了当时的世界历史。
蒙哥去世之后，蒙古内部的权力争斗再次升级，直接上升为忽必烈和弟弟阿里不哥之间的战争。当时，双方都在争取作为同胞兄弟的旭烈兀的支持。最终，旭烈兀站队了忽必烈。作为政治回报，忽必烈承认了旭烈兀对阿姆河以西波斯、阿拉伯地区的世袭统治权。历史将旭烈兀的汗国称为伊儿汗国。
可见，钦察汗国和伊儿汗国都是在历次汗位之争中因为站队正确被新任大汗承认了自治权力。
不过，这也是没办法的事，由于拔都和旭烈兀拥兵在外，已经成为独立的一方势力，大汗在鞭长莫及的情况下只能承认其自治状态。
这就引出了蒙古帝国分化的另一个原因：在当时的交通条件下，漠北的汗权根本无法直接统治远方的各大汗国。忽必烈在即位之后能够同时控驭汉地和漠北草原已经是其能力的极限。
在忽必烈和阿里不哥竞争汗位的同时，各大汗国也因为疆域问题而爆发了战争，比如钦察汗国和伊儿汗国当时已经处于战争状态。因此，旭烈兀对忽必烈的支持也仅限于政治层面。
当时，中亚地区也是忽必烈和阿里不哥争夺的重点，在阿里不哥的支持下，察合台之孙阿鲁忽掌握了中亚地区的统治权。由于阿里不哥后来处于劣势，又和阿鲁忽产生了矛盾，因而，阿鲁忽遣使归附了忽必烈。作为政治回报，忽必烈就承认了阿鲁忽对阿尔泰山以西、阿姆河以东的中亚地区的世袭统治权。这就是蒙古历史上的察合台汗国。
另外，中亚地区还有另外一股势力。在忽必烈和阿里不哥争夺汗位期间，窝阔台之孙海都趁机整合了窝阔台系的各块封地，形成了一个以伊犁河、塔拉斯河流域为中心的包括中亚北部和蒙古高原西部的窝阔台汗国，并长期与忽必烈的元朝为敌。
1264年七月，走投无路的阿里不哥最终向忽必烈投降，忽必烈以胜利者的姿态正式拿到了蒙古帝国的汗权。
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不过，此时的蒙古帝国已经不是之前的样子，各大汗国要么自治，要么互相处于敌对状态，根本就不是一个统一的整体。
等于说，蒙古帝国此时已经被成吉思汗的直系子孙所瓜分：忽必烈统治着中原汉地和漠北草原；察合台汗国和窝阔台汗国占领中亚；伊儿汗国的基本盘是西亚的波斯；钦察汗国维持着对钦察草原一带的统治。
忽必烈为了维持大蒙古国的框架于是召集钦察汗国的别儿哥、伊儿汗国的旭烈兀和察合台汗国的阿鲁忽按照大蒙古国的传统惯例来草原参加正式的忽里勒台大会，选举自己为大蒙古国的大汗。
只有经过各大汗国的推举，忽必烈的正统性才能得到承认，也才具备统治各大汗国的法理。
由于三大汗王相继去世，他们的子孙对忽里勒台大会完全不感兴趣，所以忽必烈组织的这次大会就彻底破产。
正在崛起中的海都也一再拒绝忽必烈要求其入觐的要求。
随着1264年这次忽里勒台大会的破产，大蒙古国正式宣告分裂。此后，元朝虽然是各大汗国名义上的宗主国，但却再也不能征调各大汗国的军队和赋税进行扩张。
为了证明自己的正统性，忽必烈后来就不断发动远征，维持蒙古帝国的扩张传统，但却屡屡遭遇败绩。
此后，随着忽必烈将政治中心南移至汉地，以大都为元朝的都城，就更无力控制西道诸王。交通条件直接限制了汗权。
至于大蒙古国的分裂还有一个原因，那就是忽必烈放弃了长期以来的草原本位政策，实行汉化，所以就遭到了各大汗国的抛弃，甚至漠北的宗王和东道诸王也以起兵的方式反对忽必烈，比如：1279年，忽必烈用了几个月的时间才平定了漠北宗王的叛乱；1287年，以乃颜为首的东道诸王也起兵反对忽必烈，忽必烈是不得不再次远征。
在外围各大汗国和蒙古诸王的眼中，忽必烈就是草原的背叛者。这种不认同感加速了各大汗国和大蒙古国的分离。
除了以上原因，生产方式的不同和文化的不兼容也是大蒙古国分体的直接原因，比如：中亚地区此前与漠北草原和中原汉地的联系是较为密切的，但到了12、13世纪时，这一地区却基本上突厥化，当地人大部分讲突厥语，信奉伊斯兰教，与中原和草原都差距巨大。
在这种巨大的文化鸿沟面前，大蒙古国的分裂也是必然的。从一定程度上来说，大蒙古国的统治力是有极限的。
忽必烈呢，只能做他的元朝皇帝。
等于说，蒙哥之后，大蒙古国就已经不存在了。
