元太祖鐵木真（1162年——1227年），1206年—1227年在位，共21年。
鐵木真，姓奇渥溫，姓孛兒隻斤，乞顏氏，名鐵木真，蒙古族人。蒙古帝國奠基者，世界著名軍事統帥之一。1206年，被蒙古貴族推舉為“成吉思汗”。之後進行大規模的侵略擴張，死于1227年8月25日（七月十二），廟號太祖。
他的眾子中，較為著名的四位分別為術赤、察合台、窩闊台、拖雷。成吉思汗分封了術赤和察合台為國主，選定窩闊台為繼承人。
元睿宗拖雷（1193年——1232年），1228年監國
成吉思汗第四子1227年成吉思汗死後，由拖雷監國。1229年，在選舉大汗的忽裏台上，推窩闊台即大汗位。1232年大敗金國後在歸途中病死。
1266年（至元三年）子忽必烈在位時，被謚為景襄皇帝，廟號睿宗。他的幾個兒子都有所成，蒙哥（憲宗）、忽必烈（世祖）相繼稱汗或稱帝，旭烈兀亦開創了伊兒汗國。
元太宗窩闊台（1186年——1241年），1229年—1241年在位，共13年。
窩闊台是成吉思汗的第三子，在1229年的庫裏爾台大會中被推舉為繼任人，管理整個蒙古帝國。他在任內繼續父親的遺志擴張領土，主要是繼續西征和南下中原。他在位期成功完全征服中亞和華北。
他在位的期間，蒙古于1234年與南宋聯手消滅金國。但與此同時，由于與南宋接壤，使雙方的沖突日漸加劇，也拉開了雙方往後45年不斷爭戰的序幕。在南方戰線僵持不下之時，蒙古大軍的鐵蹄轉往東方的高麗，並使他們臣服，西線方面，蒙古大軍完全控製了波斯，並繼續西進，佔領了除諾夫哥羅德以外俄羅斯的全部，以及波蘭和匈牙利的全境。
1241年，窩闊台因為酗酒而突然暴斃，時年56歲，使他的西征進程被逼中止。當時大軍正朝往維也納推進，但為了趕返參加位于蒙古的庫裏爾台大會而急忙撤軍，自此以後，蒙古大軍再也沒有踏足這片土地。
昭慈皇後，1241年—1246年稱製，共5年。
昭慈皇後，姓乃馬真，窩闊台的第六皇後。窩闊台死後，推舉大汗未果由昭慈皇後稱製。
元定宗貴由（1206年——1248年），1246年8月24日—1248年3月在位，共3年。
元定宗是元太宗長子，母乃馬真氏。元世祖忽必烈追封其為元定宗。1248年死，時年43歲。
欽淑皇後1248年—1251年稱製，共3年。
欽淑皇後是元定宗第三皇後。
元憲宗蒙哥（1208年——1259年），1251年—1259在位，共9年。
姓奇渥溫，名蒙哥，成吉思汗的孫子，拖雷的兒子。即位後，一面變更政製，一面繼續擴張，沈默寡言、不好侈靡，喜歡打獵。1235年（元太宗七年），與拔都、貴由西征不裏阿耳、欽察、斡羅思等地，屢立戰功。1251年（元憲宗元年），被拔都等擁立即大汗位。窩闊台系諸宗王拒絕承認，後率兵鎮壓之，又以弟忽必烈領漠南漢地軍政事務。1253年（蒙哥汗三年），命弟旭烈兀西征。
1257年佔領大理，1258年蒙哥、其弟忽必烈和大將兀良合台分三路大舉進攻南宋。他親率主力征四川，1259年，蒙哥在攻打四川釣魚城時，于農歷七月二十七日被炮石擊傷而死，時年52歲。
蒙哥雖然並未親自攻下全中國，但是他發動的征服戰爭為後來元朝的建立的可謂貢獻良多。
元世祖忽必烈（1215年——1294年），1260年—1294年在位，共35年。年號：中統、至元
姓奇渥溫，名字全稱孛兒隻斤忽必烈，蒙古族，拖雷正妻唆魯禾貼尼的第二子（總第四子），蒙哥的弟弟。元朝的創始皇帝，他也是第五代的蒙古大汗。
蒙哥去世後，1260年他的弟弟阿裏不哥在哈拉和林被選作蒙古帝國大汗，而忽必烈則在中原開平自立為大汗。于是阿裏不哥與忽必烈開始爭奪汗位。雖然忽必烈在這場鬥爭中獲勝，但西方的四大汗國則因他違背大汗選舉傳統以及他的“行漢法”主張而紛紛與他斷絕了來往，脫離了他的統治範圍。至此，他的政權隻包括中原地區、西藏和蒙古本土。
1271年，忽必烈改國號為大元，正式即位為皇帝，並開始南下攻打南宋的計畫。他的軍隊用了六年時間攻陷重鎮襄陽，但以後的進展則相當順利。1279年，在厓山海戰中，陸秀夫背著8歲的小皇帝宋帝昺跳海而死，南宋亡，忽必烈統治全中國，定都大都。
忽必烈後來亦有派遣軍隊進攻一些其它國家和地區，其中以入侵日本的戰事最有名，也最慘烈。1274年（至元十一年）元朝發動第一次日元戰爭，日本史書稱之為“文永之役”，以三萬二千餘人，東征日本。1281年（至元十八年）七月，忽必烈又發動第二次日元戰爭，史稱“弘安之役”，由範文虎、李庭率江南軍十餘萬人，到達次能、志賀二島，卻碰到台風，溺死近半。兩次元軍進攻均以失敗告終。
1294年（元三十一年）正月死于宮中，時年80歲。廟號世祖，謚號聖德神功文武皇帝，蒙古語尊稱薛禪皇帝。
元成宗鐵木耳（1265年——1307年）1294年—1307在位，共13年。年號：元貞、大德
鐵木耳是忽必烈的孫子，皇太子真金的第三子。被稱為“善于守成”之君。1293年（至元三十年）被封為皇太子，總兵鎮守蒙古汗國故都哈剌和林。忽必烈去世後，鐵穆爾與長兄晉王甘麻剌爭取王位，在其母闊闊真可敦與大臣伯顏等人的支持下即皇帝位。
即位後停止對外戰爭，專力整飭國內軍政，減免江南部分賦稅。採取限製諸王勢力、新編律令等措施，使社會矛盾暫時有所緩和。同時，發兵擊敗西北叛王海都、篤哇等，都哇、察八兒歸附，使西北長期動亂局面有所改觀。在位期間基本維持守成局面，但濫增賞賜，入不敷出，國庫資財匱乏，中統鈔迅速貶值。曾發兵征討八百媳婦（在今泰國北部），引起雲南、貴州地區動亂。晚年患病，委任皇後卜魯罕和色目大臣，朝政日漸衰敗。
1307年（大德十一年正月）病逝，時年42歲。死後謚號欽明廣孝皇帝，廟號成宗。
元武宗海山（1281年——1311年）1307年8月—1311年在位，共4年。年號：至大
元武宗是元世祖太子真金的孫子，答刺麻八拉之子，海山是以軍事實力取得帝位的。所以在即位後加強中央集權。順宗子，統軍北邊，多立戰功，封懷寧王。1307年，成宗鐵木耳病逝，儲位虛懸。海山回大都奔喪，其弟愛育黎拔力八達與右丞相哈剌哈孫合謀，擁立海山為帝。即位後更換了成宗大臣，封皇弟愛育黎拔力八達為皇太子。在位時，大興土木，建築中都城，派軍士千餘人及大量民工修建五台山華佛寺，又令喇嘛翻譯佛經，下詔凡毆打西僧者截其手，罵西僧者斷其舌。1309年（至大二年）九月，為擺脫財政危機，印發至大銀鈔，導致至元鈔大為貶值，從二釐到二兩分為十三等，並在各路、府、州、縣設常平倉平抑物價。將中書省宣敕、用人權劃歸尚書省。
1311年（至大四年）正月病死，時年31歲。葬于起輦谷，謚曰武宗仁惠孝皇帝。
仁宗愛育黎拔力八達（巴顏圖）（1285年——1320年），1311年—1320在位，共9年。年號：皇慶、延佑
巴彥圖是元武宗的弟弟，元武宗封他為皇太子，相約兄終弟及，叔侄相傳，武宗死時嗣位。他即位後利用儒家思想作為統治工具，並革除武宗的弊政。死于1320年，時年36歲。死後謚號聖文欽孝皇帝，廟號仁宗，又尊稱普顏篤可汗（汗號）。
元英宗碩德八剌（1303年——1323年）1320年—1323年在位，共3年。年號：至治
元英宗是元仁宗嫡子，元仁宗去世後，17歲的碩德八剌在皇太後答己及鐵木迭兒等人的扶持下登基做皇帝。英宗登基後，繼續推行“漢法”，頒布了元朝正式法典——《大元通製》，並在宰相拜住、中書省平章政事張圭等的幫助下實施了一些新政。元朝國勢大有起色，但新政卻觸及到了蒙古貴族的利益，引起了他們的極大不滿，雙方的矛盾日益尖銳。于是鐵木迭兒的義子鐵失在1323年（至治三年）夏天趁著英宗去上都避暑之機在上都以南15公裏的地方南坡的刺殺了英宗及拜住等人，史稱南坡之變。英宗死時隻有20歲，元英宗死後謚號睿聖文孝皇帝，尊號為格堅汗。
泰定帝也孫貼木兒（1276年——1328年）1323年—1328年在位，共5年。年號：致和
泰定帝是元世祖太子真金的嫡孫，甘麻拉之子。1323年被擁為帝，基本保留了仁，英二朝的改革成果。從1325年開始，泰定帝因國庫收入少于支出，開始減少國家支出。七月，他下令不允許漢人收藏和攜帶兵器。九月，泰定帝改革全國的行政區劃，將全國分為18個道。
泰定帝還下達了一系列命令禁止和尚和道士購買民間的土地，克製僧院的過分富有。在泰定帝統治期年，廣西、四川、湖南、雲南等少數民族地區經常爆發反抗元朝統治的暴亂，泰定帝一般使用軟硬兼施的手段來平息這些暴亂。但從整體來說整個國家基本上比較安寧。死于1328年，時年53歲。
天順帝阿速吉八（1320年——1328年）1328年9月即位，在位1個月。年號：泰定
天順帝為泰定帝之子。1328年，泰定皇帝去世後，元朝大臣知樞密院事燕帖木兒遲遲不立年幼的太子阿速吉八即位，並把阿速吉八趕到上都，在大都（今北京）擁立元武宗之子圖睦帖木兒即位，是為元文宗。
1328年7月，服侍阿速吉八的丞相倒剌沙聞變，立刻將剛滿9歲的阿速吉八擁立為皇帝，改元“天順”。8月，文宗派燕帖木兒進攻上都天順朝廷，倒剌沙戰敗身亡，阿速吉八不知所終。歷史上稱他為天順帝，尊號（汗號）為阿裏加巴。
元文宗圖貼睦爾（1304年2月16日——1332年9月2日）（1328年10月16日—1329年2月27日，1329年9月8日—1332年9月2日）在位，共4年。年號：致和
元文宗名圖帖木爾，武宗次子。他在位期間，建立奎章閣，編修《經世大典》，頗有意于興文治，與擁立天順帝的倒刺沙進行內戰，勝利後即位。死于1332年，時年29歲。
元明宗和世剌（1300年——1329年）1329年1月—1329年8月在位，共8月。年號：天順
元明宗是元武宗的長子，元文宗之兄。元文宗遜位，元文宗與燕帖木兒前去迎接，途中把元明宗毒死，元明宗時年30歲，在位八個月。元文宗再次登基。元明宗謚號為翼獻景孝皇帝，尊號（汗號）為和西拉古圖土。
元寧宗懿麟質班（1326年——1332年）1332年10月—1332年11月在位，月餘。年號：天歷
元寧宗是元明宗次子。前任皇帝元文宗臨終前為了洗刷他毒死哥哥（元明宗）的罪行，下詔讓元明宗之子懿璘質班繼承皇位。
1332年（至順三年）十月，懿璘質班即位，年號“至順”，是為元寧宗。寧宗在位不足兩月而卒，年僅七歲，謚號為沖聖嗣孝皇帝，尊號（汗號）為宜林奇葆。
元惠宗妥歡貼睦爾（1320年5月25日——1370年5月23日）1333年—1368年在位，共36年。年號：至順、元統、至元、至正
元惠宗又稱元順帝，為明宗長子，是元朝的最後一位皇帝，也是北元的第一位皇帝。
1332年（至順三年）十一月，元寧宗逝世，太皇太後卜答失裏下令立歡貼睦爾為皇帝，因為左丞相燕鐵木兒反對，所以一直到次年六月才繼位。1335年（元統三年）平定燕鐵木兒的兒子唐其勢的叛亂。當時右丞相伯顏的勢力很大，把持著朝政，甚至一度不把元惠宗放在眼裏。伯顏採取排擠漢人的政策，例如禁止漢人參政，取消科舉，而且不允許漢人學蒙古語，這些做法加深了漢蒙兩族之間的不和，也使得元惠宗更加不滿。隨著時間的推移，元惠宗與伯顏的矛盾日益尖銳，後來在伯顏之侄脫脫的幫助下，元惠宗終于成功地廢黜了伯顏，並控製了政局。隨後，伯顏以前很多排擠漢人的政策都被元惠宗下令廢除，例如恢復了科舉等等。1343年（至正三年），元惠宗下令修撰《遼史》、《金史》、《宋史》三史，由右丞相脫脫（後改由阿魯圖）主持，于1345年（至正五年）修成。又頒布了《至正修格》。
後期不理朝政，但由于起義軍的勢力已經很大，朝廷內部又發生爭鬥，因此元惠宗無法有效地控製政局，而在外的各行省的將領有時也各行其是，不聽中央統一指揮。1368年（至正二十八年）朱元璋建立明朝，統一南方，責令北伐，徐達率領的軍隊逼近大都，元惠宗夜半開大都的建德門北奔，首先逃往上都，後逃往應昌，元朝滅亡。他在那裏兩次組織兵力嘗試收復大都，但都被明朝軍隊擊敗，于1370年（洪武二年）因痢疾在應昌（今內蒙古克什克勝旗達裏諾爾西南）去世，時年51歲。
（附：北元皇帝列表）
元昭宗愛猷識理達臘（1338年——1379年），1370年—1378年在位，共8年。年號：宣光
父為元惠宗妥歡帖睦爾，母親是高麗貢女奇皇後，北元的第二位皇帝。
孛兒隻斤愛猷識理答臘被封為太子之後，元朝內部黨爭日益激烈。愛猷識理答臘自己嘗試奪取帝位，提前登基，這樣就造成了他和他父親的關系緊張。1364年（至正二十四年），他的政敵將軍孛羅帖木兒帶兵闖入大都，他被迫流亡到王保保的控製區太原，並以此為基地，召集各省軍閥準備反攻孛羅。與此同時，元順帝也對孛羅的專權產生不滿，遂派人將其刺死，將人頭送到太原，召回了愛猷識理達臘並與其和解。
1368年（元至正二十八年，明朝洪武元年），朱元璋的將軍徐達攻克了大都，元昭宗隨他的父親逃往上都，在1370年元惠宗在上都死後，他在和林繼承了皇位，並改元宣光。1378年死去，時年四十歲，汗號是閉裏可圖。
元益宗脫古思鐵木兒（？——1388年）1379年—1388年在位，共9年。年號：天元
又稱天元帝，元惠宗之子，元昭宗之弟，1388年遭阿裏不哥後裔也速迭爾襲殺。
興原帝思克卓裏圖（1358年——1392年）1388年—1392年在位共4年。
天元帝之子，汗號為卓裏克圖汗，謚號興原皇帝。
額勒伯克1393年—1399年在位，共4年。
天元帝之子，興原帝之弟，被殺。
坤帖木兒1400年—1402年在位，共不足3年。
為北元末代皇帝，額勒伯克之子，1402年被鬼力赤所殺。
1402年鬼力赤稱可汗，鬼力赤即位後廢去大元國號，改稱韃靼，北元正式滅亡。