在忽必烈的精心培养下，两个人的名字常被提及：真金的嫡长子甘麻剌，以及真金的嫡三子铁穆耳。他们各有所长，但忽必烈未能在生前明确指定继承人，留给后世一个关于皇位继承人的谜题。尽管汉臣倾向于按照中原传统推举嫡长子，而真金太子妃则偏爱年幼的铁穆耳，蒙古宗王们也持有不同意见，一时之间谁将继位难以决断。
最终，由于阔阔真的支持和影响力，铁穆耳成为了最后一位元朝皇帝。在这场兄弟间的竞争中，甘麻剌因口吃而败北，而铁穆耳在1294年登基称帝，被历史记为元成宗。这段时间里，蒙古帝国分裂成四个汗国，其中海都汗和笃哇汗拒绝认可忽必烈对蒙古大汗的地位，这导致了内部分裂。直到元成宗上台，他停止了对外扩张，并着手解决国内问题，最终派侄子海山击败了海都和笃哇，让钦察汗国归顺于元朝，从而使得四大汗国再次接受元朝作为合法继承人，将蒙古帝国重新统一。
然而，在少年时期就酗酒、后来改过自新的元成宗，因为身体状况恶化，大病不断。他很早地便离开了人世，在1307年的玉德殿（今北京）去世，只活到了42岁。在他治理期间，由于皇后的影响力与朝中的色目官僚勾结，他们排斥汉族官员，使得政局日益混乱。
