元代是中国王朝疆域发展史上一个重要时期。元朝不仅结束了唐末以来的分裂割据，而且继承汉唐以来的中国版图，重新创立了新的大一统。
元朝的大一统不同于汉唐，元朝统治集团以边疆民族入主中原，因此边疆地区，尤其是北部边疆地区与内陆的联系更为密切。这主要表现在对边疆地区的控制。前代有统治之名而无行政之实的所谓羁摩地区，在元朝版图内则因政、因俗、因教的不同，分别受到不同形式的统治。在元朝统治范围内，大理国被改为云南行省，吐蕃直接听命于元廷，东北极边诸族纳入辽阳行省辖治，西南土官土司皆受元朝领导。这些对中国疆域的奠定产生了深远的历史影响。
1206年建国的蒙古游牧政权扩展成“地跨欧亚”的庞大帝国，经历了四个阶段:成吉思汗（元太祖)时期，窝阔台（元太宗)时期，蒙哥(元宪宗)时期和忽必烈(元世祖)时期。
在大蒙古国建立以前，在今天的中国版图内，西有西辽、回纥(畏吾儿)、西夏;北有蒙古诸部;东北及华北、中原是金朝统治范围;南有南宋;西南有吐蕃及大理。
1206年蒙古游牧贵族建国于蒙古草原。大蒙古国实行分封制度。诸子及部分贵族的封地在西方，史称西道诸王。诸弟及贵戚的封地在东方，史称东道诸王。大汗则居中控御两翼。稍后，蒙古游牧贵族发动了一系列向外扩张的战争，使大蒙古国疆域发生了新的变化。
大蒙古国在征服吉利吉斯、畏吾儿、哈剌鲁诸部基础上，向西拓展，先后征服了西辽、花剌子模、钦察、斡罗斯、匈牙利、波斯、叙利亚等地。蒙古势力远达波兰、埃及和东印度一带。蒙古国的南征使西夏、金朝、大理、吐蕃地区纳入其统治。蒙古军东征辽左，在肃清契丹、女真反抗势力后，1218年侵入朝鲜半岛。经40余年征战，蒙古军压境以待，高丽君臣被迫臣服。
迄至1259年，蒙古国辖境西至匈牙利、叙利亚、伊剌克、波斯湾和东印度一线，东至朝鲜半岛北部，南至大理国金齿地区与蒲甘王朝对峙，并在淮河、长江中上游一线与南宋相持，北面则领有吉利吉思、贝加尔湖一带诸部。
征服战争使蒙古游牧贵族构筑了横跨欧亚的硕大帝国。在新征服地区，西道诸王的封疆进一步扩展，形成了四大汗国。
钦察汗国根据成吉思汗的分封，长了术赤的封地原在也儿的石河(今额尔齐斯河)及阿勒泰山一带。为预防兄弟不睦产生内讧，成吉思汗下令术赤向钦察草原出征以扩大版图。据此，术赤及其子拔都发动一系列战争，先后征服钦察草原东部、阿姆河、锡尔河下游的花剌子模，以及乌拉尔河以西、伏尔加河流域的钦察、不里阿耳诸族，并将斡罗思诸公国纳入统治。拔都建立的钦察汗国，东起也儿的石河，西至斡罗思，南达巴尔喀什湖、黑海、里海，北到北极圈附近。汗国都城建于伏尔加河下游的萨莱(今阿斯特拉罕附近)。1255年拔都去世，弟别儿哥即位。此时的钦察汗虽为名义上对大汗称藩，但已具相当独立性。
察合台汗国察合台系成吉思汗次子，他的原封地在乃蛮部从阿勒泰山至阿姆河之间的营地。西征以后，扩至撒麻耳干和不花剌。汗国封主居阿力麻里(今新疆霍城西)的忽牙思。蒙哥即位后，察合台了也速蒙哥因拒命被诛。汗国数易封主后独立。
窝阔台汗国窝阔台是成吉思汗第三子，也是大蒙古国第二代大汗。他的原封地在叶密立(今新疆额敏县)和霍博(今新疆和布克赛尔)地区。即位后封地有所扩展。在窝阔台后，长子贵由也登汗位，但在位期很短。贵由汗卒后，成吉思汗第四了拖雷的长子蒙哥即大汗位。由于蒙哥即位违背了早先约定汗位不出窝阔台系的传统，因而为窝阔台系诸王所拒。在遭到诛、贬镇压后，窝阔台系诸王势力大挫，封地被划为别失八里(今新疆吉木萨尔境内)、也儿的石、海押立(哈萨克斯坦塔尔迪。库尔干东)、叶密立、河西等地。
伊利汗国与前三汗国有原封基础不同，伊利汗国形成较晚。1221年至1222年，成吉思汗西征时曾占领波斯东部呼罗珊诸城。1231年，大将溯里蛮奉窝阔台汗之命，率军三万西征波斯。击败花剌子模嗣君札兰丁后，次第征服波斯大部以及谷儿只(格鲁吉亚)、亚美尼亚、鲁迷(西亚塞尔柱土朝)。溯军受命镇戍波斯，并建行政机构统辖阿姆河以西的波斯地区。1251年蒙哥即位，设阿姆河等处行尚书省，以阿儿浑为长官，驻呼罗珊的徒思城(今伊朗马什哈德附近)。次年，蒙哥遣弟旭烈兀往镇波斯，统兵征讨未降地区，令溯里蛮和出征怯失迷儿(克什米尔)等处军队隶属于旭烈兀，还命诸王从自己的军队中抽出十分之二人员随从出征。1256年，旭烈兀大军攻灭妈摺答而(今伊朗马赞德兰省)的木剌夷国(伊斯兰教亦思马因派势力)。1258年攻陷报达(伊拉克巴格达)，灭黑食大食(阿拉伯帝国阿拔斯朝)。次年，旭烈兀军分三路侵入叙利亚。1260年春，蒙哥汗逝世消息传到西亚军中，旭烈兀留先锋怯的不花继续进征，自率余部退往波斯。怯的不花于当年为密昔儿(埃及)军击败。此次蒙古军所占叙利亚诸地陆续丢失。 在蒙古本土发生争夺汗位战争时期，旭烈兀据原属大汗所辖波斯地区建国。其疆域东起阿姆河和印度河，西括小亚细亚大部，北至高加索山，南抵波斯湾。
四大汗国是大蒙古国的组成部分。作为大汗宗藩，各汗国君主的废立由大汗指定;封疆经大汗划定，不得擅自更改。大汗有权对其军队和属民加以抽调。事实上，封国君主虽具相对独立性，但始终处于大汗的统辖制约之下。因此，大汗对各封国的军政事务具有最高裁定权。
1259年七月，蒙哥汗猝死于南征军中，使蒙古国统治体制产生了危机。蒙哥幼弟阿里不哥利用留守帝都的特殊身份，由部分诸王、贵族拥戴在和林称汗。蒙哥长弟忽必烈手握重兵，在东道诸王扶助下也于开平登汗位。兄弟之间从此拉开争位战争序幕。
数年后，忽必烈战胜阿里不哥，并取得蒙古大汗称号，但大蒙古国也因此分裂。忽必烈继承的已不是大蒙古国旧疆，除据有蒙古本土(这是称大汗必要条件)和汉地外，虽能号令东道诸王，但四大汗国已游离于大汗的统辖。
忽、阿争位之初，钦察汗国曾派使向双方劝和;察合台汗国及窝阔台汗国均拒绝承认拖雷系汗统(他们与元朝的战争也缘于此)。伊利汗国虽表示支持忽必烈，但旭烈兀忙于建国，无意东返。为争取支持，忽必烈曾以大汗名义对旭烈兀占据阿母河以西至密昔儿地区的统治权加以承认，同时还认可了察合台汗国从阿勒台山至阿姆河地区的疆域。然而有元一代，元朝皇帝虽具蒙古大汗称号，但已不能号令四大汗国。元朝与四大汗国所谓宗藩关系，只是彼此往来的礼仪辞令，不能与大蒙古国时宗藩关系等同。以此之故，元朝疆域不能包括四大汗国，元帝国也没能够构筑“横跨欧亚”的疆域。实际上，能够直接统治的“版图”只限于中书省和岭北、辽阳、河南、陕西、甘肃、四川、云南、江浙、江西、湖广十行省，以及宣政院管辖的吐蕃三道宣慰司（也算一个行省）总计十一个行省。大元朝廷直接管辖的这些地域，被宗藩之国称为“大汗之国”。
元朝正式建立是1271年(至元八年)。此年忽必烈下诏，定国号为大元，并自称是“绍百王而纪统”，以正统继承者自居，将灭宋纳入其一统华夏的目标。因元朝版图较完整的构筑是在至元十六年(1279)灭宋以后。
元朝建立及其版图初奠，大致随灭南宋和控制库页岛而臻完成。据《元史.地理志》称:元朝疆域“北逾阴山，西极流沙，东尽辽左，南越海表”。
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