到了晚年，铁穆儿变得好大喜功起来。公元1301年，他派兵征讨八百媳妇(今泰国北部等地)，折腾了两年多，出征官兵生还者寥寥无几，结果只能无功而返。后来，铁穆儿身患重病，不理朝政，皇后卜鲁罕和中书右丞相哈剌哈孙分别掌握了朝廷大权，并以他们二人为中心，形成两个互相对立的集团。
铁穆儿唯一的儿子德寿被立为皇太子后，还是没有做皇帝的命，竟先于其父死去，铁穆儿因此没有再指定继承人。公元1307年，深受丧子之痛打击的铁穆儿在郁闷中病逝。
武宗海山
(公元1281年～公元1311年)
在位时间：公元1307年～公元1311年
曾用年号：至大
谥号：仁惠宣孝皇帝
庙号：武宗
安葬地：起辇谷
元成宗铁穆儿直到临死前也没有指定继承人，等他死后，曾经发生在他身上的争夺皇位的一幕，又一次出现了，不过这次并不像铁穆儿和与他争夺皇位的兄长那样，得以和平解决。而是经过一番屠戮后，元武宗方才登基称帝。
公元1307年，元成宗死后，皇位究竟由谁来继承就成了重中之重的问题。因元世祖生前有日后帝位必须传给真金太子之后的成约，依此应是元成宗长兄甘庶剌的长子今孙帖木儿，而元成宗的卜鲁罕皇后和左丞相阿忽台等准备拥立的是元成宗的堂弟安西王阿难答。而作为元成宗次兄答剌麻八剌的海山不太可能成为皇帝，但他的兄弟爱育黎拔力八达与母亲答己也以奔丧的名义回到京城，逮捕了左丞相阿忽台和安西王阿难答等人，以“乱祖宗家法”的罪名将其诛杀。爱育黎拔力八达本想称帝，但他考虑到海山拥有重兵且能征善战，不敢造次，便把皇位让给了海山。
公元1307年，率三万精兵来争夺皇位的海山得知弟弟将皇位让给他后，大喜过望，立即马不停蹄地赶到上都，即位称帝。
海山登基后，还算做了些好事，他下令凡是征战的将士和供给繁重州郡的役卒，都可免除三年差税；云南、八番、田杨等地免除一年差发；在外逃荒回家种地的，免三年差税；停止征收受灾地区的山场湖泊税，听任贫民就地采取；兵马经过地方，不得骚扰百姓；充许民间冶铁；鼓励兴办学校；免除儒户的差役；关照孤寡老人和孤儿。
海山很想因循汉制，重儒尊道。所以即位不久，他就遣使以大牢之礼祭祀孔子，并加封号为“大成至圣文宣王”，对全国遵行儒教的人给予优赦。中书右丞孛罗帖木儿用蒙古丈译成《孝经》，上给海山，海山便命令中书省刻板模印，使得诸王大臣人手一本。
海山的奢侈、挥霍更超过元成宗。他即位不久，为巩固统治而大赏诸王、宗族，搞得国库储备空虚，入不敷出。公元1308年，由于江南发生大饥荒，政府财政更为困难，再加上海山大兴土木，建城修寺，财政危机再度出现。
海山还笃信佛教，因此，他修建兴圣宫，请僧侣们入内祷佛祈福，又派士兵1500人及大量民工修建五台山佛寺，并令皇太子亲自主持在大都城南建造佛寺。他还命令喇嘛翻译佛经，以便诵读。这就使得僧人在朝中炙手可热，气焰嚣张、无所顾忌，成为当时祸害百姓的一大势力。
公元1311年，海山因淫乐酗酒过度，身染重病，不久病死。
仁宗爱育黎拔力八达
(公元1285年～公元1320年)
在位时间：公元1311年～公元1320年
曾用年号：皇庆、延佑谥号：圣文钦孝皇帝
庙号：仁宗
安葬地：起荤谷
公元1307年，元成宗铁穆儿病死，海山即位，是为元武宗。海山为了感谢为在争夺皇位中立下汗马功劳的弟弟爱育黎拔力八达，便将他立为“皇太子”，从而确定了爱育黎拔力八达合法的皇位继承人资格。
爱育黎拔力八达年少时，祖母阔阔真便为他选定汉族儒学名士李孟做老师。在李孟的耐心指点下，爱育黎拔力八达深受儒学的熏陶。10年后，爱育黎拔力八达学有所成，锋芒初露，这时铁穆儿身患重病，不理朝政，皇后卜鲁罕独揽大权。她担心爱育黎拔力八达争夺皇位，于是下令爱育黎拔力八达跟随生母答己离开大都，到怀州(今河南沁阳)去居住。3年后，元成宗病死，爱育黎拔力八达得知消息后，立即赶赴大都，杀掉左丞相阿忽台和安西王阿难答等人，为元武宗海山的即位扫清了障碍，并拥立其为帝，因此，海山才如此感谢弟弟爱育黎拔力八达，才将他立为皇太子。
爱育黎拔力八达成为太子后，在提倡儒学，招揽人才等方面做出努力。他派人四处求寻儒家经典，让人节译《大学衍义》一书，赐予左右蒙古大臣。之后，征得哥哥赞同，建成了白成宗起开始兴建而一直没有建成的国子监学，培养和选拔人才。
公元1311年，元武宗海山病死，对哥哥武宗生前的做法早就不满的爱育黎拔力八达决定先以皇太子身份执政，整顿吏治，振兴先祖旧业。他宣布废除武宗设立的尚书省，恢复原来的中书省，并以祸国殃民等罪名，将丞相脱虎脱、三宝奴、平章乐实、右丞保八等人处死。接着，任命原云南行省左丞相铁木迭儿为中书右丞相，太子詹事完泽、集贤大学士李孟为平章政事，又将元世祖忽必烈时期熟谙政务的老臣召至京城任职，初步组成中书省班子。与此同时，他下令恢复各地的行中书省，惩治地方赃官污吏，严禁诸王、贵戚的扰民行为。采取了这些措施以后，他才即位称帝。
仁宗即位后，仁宗认为尊孔崇儒，以儒家的伦理纲常作为统治思想是治国安邦的大计，因此在李孟等汉人儒臣的辅佐下，确立了尊孔崇儒，推行“汉法”的政治方针，并一再勉励蒙古大臣了解和掌握儒学要旨和汉人政治。
爱育黎拔力八达深知，国家昌盛的重要保证是人才的选拔与培养。因此他委托李孟掌管国子监，规定国子生名额为300人，另外增加20名陪堂生。并极力提倡大臣荐贤举能，广招人才，即便是出身平民百姓，只要德才兼备，也可以任命他们担任各级官职。
世祖、成宗和武宗都有过实行科举制度的打算，但都没有付诸实施，直到元仁宗时，科举制度才得以实施。公元1313年，仁宗下令正式实行科举，规定科举考试每3年举行一次，分为乡试、会士、殿试三道；蒙古、色目人与汉人、南人分别考试出榜。在考试科目方面，蒙古、色目人试二场，汉人、南人试三场，命题则以“四书五经”为主。仁宗在位期间，共举行过两次科举考试，第一次是在公元1315年，取进士56人，第二次是在公元1318年，取进士50人。
在推行“汉法”政治的同时，仁宗也没有放弃经济改革，但他所推行的改革，最终换来的是失败的结局。在他即位后不久，就下令废除“至大银钞”和“至大通宝”，恢复使用中统钞和至元钞，力图缓和政府的财政危机。但他的改革犹如杯水车薪，解决不了问题，他所进行的货币改革还是以失败而告终。爱育黎拔力八达又决定采用汉人传统的理财方法经理田赋。公元1314年，他分别派官员到江浙、江西、河南三省核查田地亩数，理算租税钱粮，以增加政府财源。这就是所谓的“延佑经理”。但此项改革遭到贵族及官吏的抵制，赋税改革也告失败。
公元1320年，身心疲惫的元仁宗爱育黎拔力八达去世，时年36岁。
英宗硕德八剌
(公元1303年～公元1323年)
在位时间：公元1320年～公元1323年
曾用年号：至治
谥号：睿圣文孝皇帝
庙号：英宗
安葬地：诸帝陵
元英宗硕德八剌是元朝皇帝中唯一彻底与蒙古传统贵族势力决裂的皇帝，也是推行汉化改革最为彻底的皇帝。统一中国，进入中原的元朝，是唯一在政治和文化方面保持原有民族特色的少数民族政权。尤其是在既立新君的制度上，尽管元朝的皇帝皆由元大祖成吉思汗一系世代相传，但既立新君的时候，还要通过蒙古诸王参加的库里尔台大会的讨论通过，新君方可即位称帝。虽然后来的库里尔台不过是一个摆设，但毕竟是加强皇权的一大障碍。因此，元英宗企图通过实施新政，来巩固皇权，巩固元朝在中原的统治，但蒙古贵族的传统习俗根深蒂固，即使元英宗有老祖宗成吉思汗般的雄才，也不能将这种传统习俗一举推翻，因此，元英宗新政的结局必然以失败而告终，元英宗自己也必然会被政变杀死。这是他做皇帝最大的悲哀。
硕德八剌的父亲元仁宗本来与哥哥元武宗签过协议，决定皇位是兄死弟承，叔死侄继的，但和一个死人的约定在仁宗看来，并值不了几个钱，因此，在公元1316年，元仁宗把自己的儿子，14岁的硕德八剌立为太子。
硕德八剌从小过的就是汉族地主士大夫式的生活，又受到推行“汉法”较为积极的父亲的影响，耳濡目染，使得硕德八剌同蒙古草原马背上长大的贵族子弟大不同，能够比较容易接受汉族封建地主文化。公元1320年，仁宗病死，硕德八剌即位，是为元英宗。
硕德八剌即位后，为了国强民富，推行了一系列改革。
为摆脱困境，节约开支，硕德八剌大胆裁减吏员，降低官秩。即位以后，硕德八剌即下令裁掉上都留守司留守人员。将大常礼仪院10几个机构官员的官位皆递降一等，还精简了少府监、回回国子监，行通政院等机构。削免了行中书省的丞相一职。
对各地的流民，英宗赏赐大量粮马予以安抚。对饥荒地区实施酒禁、减免赋税。为减轻农民负担，英宗还多次减免格役征发。
英宗非常重视学习汉民族文化。公元1320年，翰林学士忽都鲁都儿迷失将他翻译的《大学衍义》进献英宗，英宗大喜，赐给他5万贯，并将《大学衍义》刊印后颁赐群臣。他还下令对孔氏子孙中贫穷的人加以优抚，以示尊崇。
英宗善于纳谏。他曾任命宦官孛罗台为大常署令，太常官认为刑人不得参与祭祀，英宗便罢免了孛罗台。中书省臣提议节制赏赐，英宗也予采纳。同年大史院请求禁止下一年的兴作土功，英宗也接受了。英宗曾想在元旦张灯宫中，参议中书省事张养浩上书谏止，他马上下令罢职。
公元1322年，英宗趁一直阻挠自己改革的铁木迭儿和太后答已相继病死，开始进行一系列改革，新政的内容有以下几个方面：一、大规模起用汉族地主官僚及儒臣。二、罢徽政院及冗官冗职。三、行助役法。四、减轻徭役。五、审定颁行《大元通制》。
英宗所进行的改革，触犯了大多数保守的蒙古色目贵族的利益，引起他们的抵制和反对。他即位后首先进行的新政，就是对蒙古沿行的选汗制度进行改革，规定在登基之后才朝会诸王。蒙古贵族们对这种废改“国礼”的做法极为不满。英宗在贵族集团中很快陷于埋怨和孤立之中，保守贵族的不满和抵制，阻碍了新政的实行。并且，他所实行的新政，也为他带来了杀身之祸。杀他的是传统贵族势力中的铁失。铁失曾经依附于反对新政的铁木迭儿，铁木迭儿病死后，铁失逐渐掌握宫廷的护卫权，他对新政非常憎恨，因为新政曾使他差点丢掉了官爵，而失去靠山铁木迭儿后，他也急于寻找新的靠山，使自己的地位更进一步提高，物色一段时间后，他找到了忽必烈太子真金的长孙也孙铁木儿。于是决定发动宫廷政变。
公元1323年，英宗在巡幸上都后，准备从上都向南出发，返回大都。这天夜里，英宗驻营于距上都30里的南坡店。深夜，铁失趁英宗熟睡之际，将英宗杀死。
泰定帝也孙铁木儿
(公元1293年～公元1328年)
在位时间：公元1323年～公元1328年
曾用年号：泰定、致和
谥号：无
庙号：泰定帝
安葬地：起辇谷
公元1323年，元朝御史大夫铁失发动南坡之变，与也先铁木儿等人冲入元英宗行官，将英宗杀死，拥立晋王也孙铁木儿为帝。铁失一伙之所以选中也孙铁木儿，是因为他是蒙古诸王中最强有力的军事游牧贵族首领，是保守的蒙古旧贵族的代表，都对英宗新政怀有仇视。
而也孙铁木儿是忽必烈太子真金长子甘麻剌的长子，忽必烈早就立下遗言，要帝位日后必须传给真金太子的后人，因此也孙铁木儿早在元武宗之前就应该做皇帝的，可是元武宗海山和其弟元仁宗将皇位夺去，使得也孙铁木儿16年之后才坐上皇帝的宝座，不过，他这皇位是从曾夺取他皇位的元仁宗儿子元英宗手里夺回来的，也算是报了一箭之仇罢。