乃马真专权
窝阔台喜欢喝酒，经常喝得酩酊大醉，毫无节制，这使得他身体日益虚弱，无论近臣们和好心肠的人们如何阻拦他，都未能成功。1241年，窝阔台终因饮酒过量而暴毙！
由于窝阔台是猝毙，所以没有订立遗嘱和选定汗位继承者。窝阔台的孙子失烈门因年幼而无能力管理国事，于是他的皇后乃马真氏就自行于1242年春称制。
乃马真氏为何要称制，这里有其原因。窝阔台生前与其长子贵由之间关系不很融洽，故不想让贵由继他汗位。而窝阔台最宠爱的是贵由的三弟阔出，打算让其继位。可是阔出却在1236年死去，窝阔台悲痛万分，就想让阔出的长子失烈门作为他的继承人。窝阔台一死，乃马真氏脱列哥那袒护贵由，决定等贵由回来后继汗位。
此时，成吉思汗的幼弟铁木格欲夺汗位，便率兵开赴都城。由于“事起仓促”，乃马真氏“遂令授甲选腹心，至欲西迁以避之”。耶律楚材建议道：“朝廷天下根本，根本一摇，天下大乱。臣观天象，必无患也。”于是乃马真氏立即遣使诘问铁木格，铁木格对自己的意图很后悔，便托词参加某人的追悼会进行辩解，然后引兵退回驻地。
按照蒙古习俗，汗位的继承人还要经过忽里勒台（诸王大会）选举决定。乃马真氏便召集各宗王和将领赴都城和林（今蒙古人民共和国鄂尔浑河上游哈尔和林）参加忽里勒台以推选新汗。当时在诸王、贵戚中，西征军统帅拔都威望最高，可是他与贵由不和，因而反对贵由出任大汗，以患病为由，拒不赴会，致使忽里勒台不能如期举行，因此只得由乃马真氏摄政。到公元1246年秋天，拔都才派其弟别儿哥代他出席忽里勒台大会。由于乃马真氏的力争，大会达成协议，推举贵由为新任大汗。
乃马真氏称制后，回回商人奥都剌合蛮和波斯女巫师法提玛等人获得了宠信。乃马真氏命他们自拟法令施行，他们对推行“汉法”的耶律楚材加以排斥，因而致使内政败坏，法度紊乱，民力困乏。乃马真氏称制期间，曾发兵进攻南宋的两淮等地。
贵由即位后不久，其母乃马真氏就病死了，贵由于是就按自己的意志开始着手整顿朝政。首先，他授命皇弟蒙哥（拖雷之子）和斡儿答（术赤之子）调查审理铁木格图谋篡窃汗位未遂的事件，其结果是按札撒处死铁木格及其一些官员；其次，贵由杀死了乃马真氏宠信的奥都剌合蛮，将女巫法提玛沉入水中，开始起用被乃马真氏罢免的官员。
由于蒙古帝国内部矛盾也日趋激烈，贵由登基后，便插手察合台家族内政。察合台原来被成吉思汗封于中亚地区（察合台汗国），察合台临终时曾留下遗言封地由其长孙哈剌旭烈继承，这得到过窝阔台的认可。可是察合台的儿子也速蒙哥因与贵由关系密切，便在贵由上台后，迫使哈剌旭烈让位给自己，这引起了哈剌旭烈的不满。同时，贵由与堂弟拔都早在西征中就不和，后来拔都又反对贵由继大汗之位，因而双方结下了冤仇。
1247年秋，贵由任命野里知带为征西军统帅，率兵西进，进入波斯地区，借机与拔都相抗衡。第二年春，贵由以都城和林气候不好，叶密力的水土有利他养病为借口，亲率大军离开和林而西进。此时，拖雷之妻唆鲁和帖尼察觉贵由此举后，秘密通报拔都，拔都获悉后就整军待战。1248年3月，贵由在叶密力以东（今新疆青河东南）的行军途中突然病死，从而避免了一场皇室内部的争战。
贵由与其父窝阔台一样，大肆地赏赐，他下令打开府库，以金银财宝分赏诸王、贵戚、大臣等，仅一次就花费七万锭，大肆挥霍，企图宣扬自己的名声。可是事实上，他的业绩远不及他父亲和祖父。
贵由即位后沉湎酒色，身体日益虚弱。在他统治的两年中，就常因病不能亲自料理政务，重大事情只得委付亲信林臣镇海、合答裁决。因此，当时一直未改变“法度不一，内外离心”的日益衰腐的局面。贵由有三个儿子，贵由生前曾与诸王、贵戚约定，死后其汗位应由他的子孙继承，但贵由死后，汗位的继承却再次引起纷争。贵由的皇后斡兀立海迷失，是蒙古斡亦剌部长之女，在蒙古贵族中有较高的地位，贵由死后便暂时由她摄政。
成吉思汗死后，术赤和拖雷的后裔宗王为一方，窝阔台和察合台的后裔宗王为一方，逐渐形成两个对立的派系。拔都以王室之长的资格，在阿剌塔黑山邀集诸王选汗，术赤及拖雷系后王应邀到会；但窝阔台、察合台系的后王，以大会应在蒙古本土举行为理由，拒绝参加；斡兀立海迷失派遣使者八剌参加大会。会上，拔都提议推举蒙哥为大汗。八剌提出，窝阔台曾指定其孙失烈门为继承人，应选失烈门为汗。八剌的意见，遭到忽必烈兄弟及其他诸王的反对，他们说，乃马真氏立贵由为汗，早已违背窝阔台的遗旨；大将兀良合台、忙哥撒儿也竭力主张推选蒙哥。但是，按着传统的惯例，诸亲王不到会，选汗仍不能定议。拔都等议定，派别儿哥等率军与蒙哥一起返回蒙古本土，再邀请各系宗王在鄂嫩河畔重开忽里台，正式选汗。
但是，反对蒙哥继汗位的亲王们，仍然有很大的力量。除窝阔台系失烈门之外，贵由的两子火者和脑忽都企图继承汗位；察合台系的也速蒙哥也主张，汗位应属于窝阔台后人。拔都和唆鲁禾帖尼多次遣使往来商议，不得一致，前后拖延两年之久。1251年6月，拔都定议，由唆鲁禾帖尼在克鲁伦河和鄂嫩河源的阔帖兀阿阑之地，正式举行大会，承认阿剌塔黑大会的既成事实，推举蒙哥为大汗。
选举蒙哥为大汗的大会，失烈门、火者、脑忽等拒不参加。选举之后，失烈门、脑忽和脱脱（窝阔台孙）率领军兵而来，以祝贺为名，企图在诸王欢宴时发动叛乱。他们的大胆而又准备得很好的计划几乎成功，但还是由于纯粹的偶然事件而突然暴露。为了寻找一头丢失的牲畜，蒙哥家中的一名驯鹰人偶然遇到一辆失烈门辎重车队的马车，它是因损坏而落在后面的。驯鹰人发现不少武器被秘密地藏在车中，便急忙回到大汗营帐，警告他的主人可能遭到袭击。
蒙哥得知后，派遣旭烈兀和大将忙哥撒儿领兵二三千人出迎，随即把失烈门等王逮捕审问，杀死从叛将士七十人。贵由任命的驻波斯将军野里知吉带，也因两子参与谋乱，被处死。窝阔台和贵由的重臣镇海、合答以及他们的同僚，被带到蒙哥的大断事官忙哥撒儿面前，他们被宣告犯有唆使脑忽和失烈门叛乱之罪，需用生命来抵偿。作为窝阔台系的长期家臣，他们不能改变效忠的对象进入新的政权，因为一个蒙古亲王与他的家臣总是荣辱与共的。次年，蒙哥又处死了斡兀立海迷失和失烈门的母亲，已经处在监禁中的待罪诸王则由大汗亲自审问。忽察、脑忽、失烈门和其他后来牵连到阴谋之中被证明有罪的人，起初或被流放，或监禁在军营之中，随后全部被处死。
大清洗
这场血腥的清洗不仅限于皇家和政府官员，还牵涉到了其他所有附属国家的首脑，他们每个人都被要求，亲自前往哈剌和林谒见新的大汗蒙哥。那些保持中立或者支持拖雷系的人得以保全地位，而那些表示同情窝阔台系的人，则被迅速消灭。畏兀儿的亦都护撒林底被发现与斡兀立海迷失结成同盟，便根据蒙哥的命令被斩首；亦都护的兄弟和继承人玉古伦赤曾向拖雷系表示忠诚，充当了杀死撒林底的刽子手。
受害者的总数已无法知道，但无可置疑这是个庞大的大数目：忙哥撒儿声称他亲自审问和处死了七十七个大臣和官员，根据当时包括蒙哥自己在内的目击者的证言，毫无疑问，窝阔台系和察合台系宗王势力的缩小相当可观。显而易见，能从蒙哥的罗网中漏脱的反对者很少，因为在他统治的其余岁月中，宗王的反抗是个别的。
拖雷系的胜利自然导致皇族宗王间关系的较大调整。首先，蒙哥于公元1251年安排他的两个弟弟忽必烈和旭烈兀分别管理中原和西亚地区的时候，实质上创造了两个新的地区汗国。通过这个行动，他巩固了拖雷系对蒙古帝国中大多数繁华、富饶地区的控制，而且因此加强了他对其他皇室族系的权力。
那些屈服于新大汗的窝阔台系成员，被派遣到领土广泛而分散的中亚。窝阔台的一个孙子海都，被赐予巴尔喀什湖以南的海押立城，他的兄弟灭里得到了沿也儿的石河的土地。结果，“顺从的”窝阔台系的成员对自己的地位下降没有什么办法，谨慎地彼此分离开来。在海都复兴家族的时机来临之前，这种情况将持续近二十年。
关于察合台系，亲窝阔台系的也速蒙哥被废黜处死后，由他的侄子——曾在1242至1246年间掌权的哈剌旭烈兀取代他。哈剌旭烈兀是拖雷系早期的拥护者。他是一个多病的人，死在前往中亚他斡耳朵营帐的道路上。根据皇家的法令，他的小儿子木八剌沙继承他的汗位，由哈剌旭烈兀的妻子兀鲁忽乃摄政。
这样，两个竞争的族系暂时变得衰弱，而且顺从大汗的意志。而蒙哥与拔都的关系必然是在一个非常不同的基础上加以处理。就谱系而言，拔都的术赤系长于蒙哥的拖雷系，并且拔都在争夺汗位的斗争中是蒙哥的主要支持者，因此大汗给予拔都特殊的尊敬，并对他的援助表示极大的感谢。但这并不像有些人设想的那样：拔都是一个最强大的汗位拥立者，他保证拖雷系拥有汗位，从而使自己获得帝国的西半部作为酬赏。事实上，拖雷系是通过自身的努力使实力强大起来的，唆鲁和帖尼别吉是真正的汗位拥立者，而且拖雷系掌握着大部分成吉思汗的军队，这使实力的天平倾向他们一边。
实际上，蒙哥从未在外交或军事事务上，给拔都以任何皇家特权。到达拔都领土的使节通常被转送到和林与大汗直接进行谈判，大汗能够而且确实从拔都的军队中调派相当大的分遣部队，参加其他皇室族系成员获利的战役，例如在1257年至1258年旭烈兀攻击报达（伊拉克）的战争中就是如此。钦察汗国的内部事务由两者共同管理：一切主要的行政工作——实行人口调查、征集赋税和类似的事情——由大汗和术赤系的代理人共同承担。在理论上，共同管理的原则在其他地区的汗国同样起作用，但实际上，只有在钦察汗国的范围之内二者是平等的，在帝国的其他地方——中亚、中原、伊朗——皇帝占据着对其辖下的汗王的统治地位。
在加紧巩固自己势力的同时，拖雷系将很大的注意力放在权力正统的问题上。继承权明显地引起了争论，蒙哥感到有必要向全体蒙古人民证明他的即位是正当的。在关于继承权是否合法的争论中，拖雷系通过强调两次忽里勒台的合法性，巩固了蒙哥的执政地位。他们指出皇室的所有支系都曾派出代表，所以会议作出的决定是正当的；相反，他们强调，窝阔台系不讲信义地背叛了忽里勒台的决定。为使这个消息传遍各地，实行清洗的审判被当成讲坛，窝阔台系的宗王们自己在批判大会上陷入了绝境，供认了他们的所谓罪行，承认两次忽里勒台的合法性，蒙哥因此合法地拥有了王冠。为了巩固他们对汗位的所有权，拖雷系将蒙哥描绘成成吉思汗传统的化身，一位唯一不屈不挠恪守札撒的规范并具有执政资格的人。蒙哥本人自豪地主张“遵祖宗之法，不蹈袭他国所为”，简洁地概括了拖雷系这方面的情况。为进一步努力使他们自身遮蔽在祖先的覆荫之下，1252年，拖雷系开始正式地对成吉思汗表示崇拜。同时，埋葬在父亲身边的拖雷被追封为汗，并且也成为官方倡议的崇拜对象。
设立行省
清除异己之后要做的，当然是大封功臣。蒙哥继位后，任命亲信，更改政制，强化汗权。大将忙哥撒儿拥立蒙哥有功，被任命为大断事官（也可札鲁忽赤）；景教徒（景教即唐朝时期传入中国的基督教聂斯脱里派）孛鲁合掌管文书，地位仅次于大断事官忙哥撒儿，相当于宋朝“中书右丞相”，掌管宣布号令及朝内外闻奏诸事；以晃兀儿驻守和林，掌管宫廷、帑藏诸事，以阿兰答儿为副。
蒙哥又任命牙老瓦赤、布智儿任燕京等处行尚书省事，麻速忽等任别失八里等处行尚书省事，阿儿浑任阿姆河等处行尚书省事，分别管理当地财赋和民刑公事。
蒙哥不同于窝阔台父子，“帝刚明雄毅，沉断而寡言，不乐燕饮，不好侈靡，虽后妃不许之过制。初，太宗朝，群臣擅权，政出多门。至是，凡有诏旨，帝必亲起草，然后行之。御群臣甚严”，“性喜畋猎，自谓遵祖宗之法，不蹈袭他国所为。然酷信巫觋卜筮之术，凡行事必谨叩之，殆无虚日，终不自厌也”。
蒙哥手下那些官员们由谙习波斯文、畏兀儿文、契丹文、吐蕃文等等的各种书记随同，以致无论向什么地方宣写敕旨，都可以用该民族的语言和文字颁发。
针对窝阔台以来汗廷重臣和诸王贵族以权谋私的情况，蒙哥大汗对中央政府的官吏规定了严格的纪律，禁止中央政府官吏勾结商人放高利贷，不准他们贪污受贿，也不允许他们直接逮捕人；既不允许官吏私设公堂、鱼肉百姓，又要求他们对了解到的案情及时上报大汗，将刑罚大权收归中央政府。蒙哥朝与窝阔台、贵由、乃马真氏掌权时有很大区别：第一，他不像窝阔台那样重用耶律楚材等汉法派重臣，而是重用自己上台时的支持者，或“卓有旧劳而据有权势”者；第二，他既不像乃马真氏那样重用伊斯兰商人，也不像贵由那样重用基督教徒，虽然继续执行成吉思汗以来的宗教信仰自由政策，但用人行政的偏重点则更倒向蒙古草原的萨满教；第三，由于他的“刚明雄毅”，他当政时对“群臣擅权，政出多门”的现象有所纠正，加强了中央的汗权；第四，在他当政期间，蒙古中央政权逐步从军政不分过渡到军政分工进一步明确，不同官吏的职责与权限也逐步明确；第五，蒙哥上台后，蒙古汗国军队的百分之八十左右掌握在他们兄弟手中，从而结束了窝阔台父子掌权时对绝大部分军队只有征调权而无隶属权的状况，蒙古大汗终于成为集政权与军权于一身的最高统治者。蒙古汗位从窝阔台一系转移到拖雷一系，是一次影响深远的变化，它在客观上为后来忽必烈的上台扫清了道路。