元代是中國王朝疆域發展史上一個重要時期。元朝不僅結束了唐末以來的分裂割據，而且繼承漢唐以來的中國版圖，重新創立了新的大一統。
元朝的大一統不同於漢唐，元朝統治集團以邊疆民族入主中原，因此邊疆地區，尤其是北部邊疆地區與內地的聯繫更為密切。這主要表現在對邊疆地區的控制。前代有統治之名而無行政之實的所謂羈摩地區，在元朝版圖內則因政、因俗、因教的不同，分別受到不同形式的統治。在元朝統治範圍內，大理國被改為雲南行省，吐蕃直接聽命於元廷，東北極邊諸族納入遼陽行省轄治，西南土官土司皆受元朝領導。這些對中國疆域的奠定產生了深遠的歷史影響。
1206年建國的蒙古遊牧政權擴展成“地跨歐亞”的龐大帝國，經歷了四個階段:成吉思汗（元太祖)時期，窩闊臺（元太宗)時期，蒙哥(元憲宗)時期和忽必烈(元世祖)時期。
1. 大蒙古國疆域的初步形成
在大蒙古國建立以前，在今天的中國版圖內，西有西遼、回紇(畏吾兒)、西夏;北有蒙古諸部;東北及華北、中原是金朝統治範圍;南有南宋;西南有吐蕃及大理。
1206年蒙古遊牧貴族建國於蒙古草原。大蒙古國實行分封制度。諸子及部分貴族的封地在西方，史稱西道諸王。諸弟及貴戚的封地在東方，史稱東道諸王。大汗則居中控御兩翼。稍後，蒙古遊牧貴族發動了一系列向外擴張的戰爭，使大蒙古國疆域發生了新的變化。
大蒙古國在征服吉利吉斯、畏吾兒、哈剌魯諸部基礎上，向西拓展，先後征服了西遼、花剌子模、欽察、斡羅斯、匈牙利、波斯、敘利亞等地。蒙古勢力遠達波蘭、埃及和東印度一帶。蒙古國的南征使西夏、金朝、大理、吐蕃地區納入其統治。蒙古軍東征遼左，在肅清契丹、女真反抗勢力後，1218年侵入朝鮮半島。經40餘年征戰，蒙古軍壓境以待，高麗君臣被迫臣服。
迄至1259年，蒙古國轄境西至匈牙利、敘利亞、伊剌克、波斯灣和東印度一線，東至朝鮮半島北部，南至大理國金齒地區與蒲甘王朝對峙，並在淮河、長江中上游一線與南宋相持，北面則領有吉利吉思、貝加爾湖一帶諸部。
2.四大汗國的疆域
征服戰爭使蒙古遊牧貴族構築了橫跨歐亞的碩大帝國。在新徵服地區，西道諸王的封疆進一步擴展，形成了四大汗國。
欽察汗國根據成吉思汗的分封，長了朮赤的封地原在也兒的石河(今額爾齊斯河)及阿勒泰山一帶。為預防兄弟不睦產生內訌，成吉思汗下令朮赤向欽察草原出征以擴大版圖。據此，朮赤及其子拔都發動一系列戰爭，先後征服欽察草原東部、阿姆河、錫爾河下游的花剌子模，以及烏拉爾河以西、伏爾加河流域的欽察、不裡阿耳諸族，並將斡羅思諸公國納入統治。拔都建立的欽察汗國，東起也兒的石河，西至斡羅思，南達巴爾喀什湖、黑海、裡海，北到北極圈附近。汗國都城建於伏爾加河下游的薩萊(今阿斯特拉罕附近)。1255年拔都去世，弟別兒哥即位。此時的欽察汗雖為名義上對大汗稱藩，但已具相當獨立性。
察合臺汗國察合臺系成吉思汗次子，他的原封地在乃蠻部從阿勒泰山至阿姆河之間的營地。西征以後，擴至撒麻耳乾和不花剌。汗國封主居阿力麻裡(今新疆霍城西)的忽牙思。蒙哥即位後，察合臺了也速蒙哥因拒命被誅。汗國數易封主後獨立。
窩闊臺汗國窩闊臺是成吉思汗第三子，也是大蒙古國第二代大汗。他的原封地在葉密立(今新疆額敏縣)和霍博(今新疆和布克賽爾)地區。即位後封地有所擴展。在窩闊臺後，長子貴由也登汗位，但在位期很短。貴由汗卒後，成吉思汗第四了拖雷的長子蒙哥即大汗位。由於蒙哥即位違背了早先約定汗位不出窩闊臺系的傳統，因而為窩闊臺系諸王所拒。在遭到誅、貶鎮壓後，窩闊臺系諸王勢力大挫，封地被劃為別失八里(今新疆吉木薩爾境內)、也兒的石、海押立(哈薩克斯坦塔爾迪。庫爾幹東)、葉密立、河西等地。
伊利汗國與前三汗國有原封基礎不同，伊利汗國形成較晚。1221年至1222年，成吉思汗西征時曾佔領波斯東部呼羅珊諸城。1231年，大將溯裡蠻奉窩闊臺汗之命，率軍三萬西征波斯。擊敗花剌子模嗣君札蘭丁後，次第征服波斯大部以及谷兒只(格魯吉亞)、亞美尼亞、魯迷(西亞塞爾柱土朝)。溯軍受命鎮戍波斯，並建行政機構統轄阿姆河以西的波斯地區。1251年蒙哥即位，設阿姆河等處行尚書省，以阿兒渾為長官，駐呼羅珊的徒思城(今伊朗馬什哈德附近)。次年，蒙哥遣弟旭烈兀往鎮波斯，統兵征討未降地區，令溯裡蠻和出征怯失迷兒(克什米爾)等處軍隊隸屬於旭烈兀，還命諸王從自己的軍隊中抽出十分之二人員隨從出征。1256年，旭烈兀大軍攻滅媽摺答而(今伊朗馬贊德蘭省)的木剌夷國(伊斯蘭教亦思馬因派勢力)。1258年攻陷報達(伊拉克巴格達)，滅黑食大食(阿拉伯帝國阿拔斯朝)。次年，旭烈兀軍分三路侵入敘利亞。1260年春，蒙哥汗逝世消息傳到西亞軍中，旭烈兀留先鋒怯的不花繼續進徵，自率餘部退往波斯。怯的不花於當年為密昔兒(埃及)軍擊敗。此次蒙古軍所佔敘利亞諸地陸續丟失。 在蒙古本土發生爭奪汗位戰爭時期，旭烈兀據原屬大汗所轄波斯地區建國。其疆域東起阿姆河和印度河，西括小亞細亞大部，北至高加索山，南抵波斯灣。
四大汗國是大蒙古國的組成部分。作為大汗宗藩，各汗國君主的廢立由大汗指定;封疆經大汗劃定，不得擅自更改。大汗有權對其軍隊和屬民加以抽調。事實上，封國君主雖具相對獨立性，但始終處於大汗的統轄制約之下。因此，大汗對各封國的軍政事務具有最高裁定權。
3.元朝的版圖
1259年七月，蒙哥汗猝死於南征軍中，使蒙古國統治體制產生了危機。蒙哥幼弟阿里不哥利用留守帝都的特殊身份，由部分諸王、貴族擁戴在和林稱汗。蒙哥長弟忽必烈手握重兵，在東道諸王扶助下也於開平登汗位。兄弟之間從此拉開爭位戰爭序幕。
數年後，忽必烈戰勝阿里不哥，並取得蒙古大汗稱號，但大蒙古國也因此分裂。忽必烈繼承的已不是大蒙古國舊疆，除據有蒙古本土(這是稱大汗必要條件)和漢地外，雖能號令東道諸王，但四大汗國已遊離於大汗的統轄。
忽、阿爭位之初，欽察汗國曾派使向雙方勸和;察合臺汗國及窩闊臺汗國均拒絕承認拖雷系汗統(他們與元朝的戰爭也緣於此)。伊利汗國雖表示支持忽必烈，但旭烈兀忙於建國，無意東返。為爭取支持，忽必烈曾以大汗名義對旭烈兀佔據阿母河以西至密昔兒地區的統治權加以承認，同時還認可了察合臺汗國從阿勒台山至阿姆河地區的疆域。然而有元一代，元朝皇帝雖具蒙古大汗稱號，但已不能號令四大汗國。元朝與四大汗國所謂宗藩關係，只是彼此往來的禮儀辭令，不能與大蒙古國時宗藩關係等同。以此之故，元朝疆域不能包括四大汗國，元帝國也沒能夠構築“橫跨歐亞”的疆域。實際上，能夠直接統治的“版圖”只限於中書省和嶺北、遼陽、河南、陝西、甘肅、四川、雲南、江浙、江西、湖廣十行省，以及宣政院管轄的吐蕃三道宣慰司（也算一個行省）總計十一個行省。大元朝廷直接管轄的這些地域，被宗藩之國稱為“大汗之國”。
元朝正式建立是1271年(至元八年)。此年忽必烈下詔，定國號為大元，並自稱是“紹百王而紀統”，以正統繼承者自居，將滅宋納入其一統華夏的目標。因元朝版圖較完整的構築是在至元十六年(1279)滅宋以後。
元朝建立及其版圖初奠，大致隨滅南宋和控制庫頁島而臻完成。據《元史.地理志》稱:元朝疆域“北逾陰山，西極流沙，東盡遼左，南越海表”。
