忽必烈与阿里不哥的内战从发端到平息历时四年之久，战火燃遍大漠南北、关陇秦川、河西走廊以及天山、昆仑山一带。当这场兄弟相争的战争之后，统一的“大蒙古国”已经不复存在了。
实际上，早在蒙哥汗即位以后，表面上从多瑙河畔延伸到黄海之滨的大蒙古帝国依然保持着统一，但由于拔都在辅佐蒙哥上台上的突出作用，和金帐汗国的强大实力，实际上俨然出现了一个二元政治，拔都在巴尔喀什湖以西地区握有实权。在接待来访的欧洲传教士鲁卜鲁乞的时候，蒙哥也说过“头上有两个眼睛，不过，尽管它是两个，眼光却只一个”，巧妙地回避了蒙古帝国的最高权威的问题。
但是，无论如何，蒙哥作为整个蒙古帝国大汗的地位依然是无可动摇的，特别是在1255年拔都去世之后，金帐汗国的继任者们对来自蒙哥的指令俯首帖耳，蒙哥再次成为帝国独一无二的握有实权的元首。而这样的局面随着他的去世也一去不复返了。
与阿里不哥激战正酣之时，忽必烈为了获得旭烈兀对其的支持，将阿姆河以西至叙利亚、埃及之间的土地划为旭烈兀的领地，其中包括原先属于蒙古大汗管辖的波斯地区。1264年阿里不哥投降后，忽必烈只能承认既成事实，正式封旭烈兀为“伊利汗”统治其领地。被封为伊利汗的旭烈兀虽依然承认大汗忽必烈对其的宗主权，但却获得了自己处理领地内部的一切政务并委派官吏的权利，实际上成为独立的伊利汗国的创始人。
另一方面，为控制西域以对抗忽必烈，阿里不哥也派阿鲁忽至察合台封国夺取汗位，以充接济，同时令其防守西面阿姆河的边境，防止旭烈兀东援忽必烈。但事与愿违，阿鲁忽即位后，把察合台氏族的成员及其拥护者聚集在自己周围，召集骑兵近15万，自立门户。他又利用别失八里等处行尚书省的官员在忽必烈、阿里不哥之间无所适从之机，占据了原属于蒙古大汗管辖的西域和阿姆河以北城郭地区。察合台汗国的势力陡增，无论阿里不哥还是忽必烈都再也无力驾驭了，最后忽必烈只能无奈地承认现实，答应“从阿尔泰山那一边到阿姆河的兀鲁思之地由阿鲁忽管理”。
察合台塑像
与此同时，窝阔台第五子合失之子海都也借阿里不哥之势逐渐控制了窝阔台封国。当1264年忽必烈兄弟争位战争结束时，海都已经成为窝阔台封国之主，而且将窝阔台封国整合为一个内部统一的强有力的政治势力。显而易见，由于窝阔台汗国与察合台汗国的自立，大都朝廷自然更无力掌控远在东欧草原的钦察（金帐）汗国了，从这时起，蒙古“四大汗国”便彻底成为独立的政治力量了。
蒙古战士
为了遏制“大蒙古国”解体的趋势，在内战中获胜的忽必烈做出最后的努力，召集各系宗王赴蒙古高原开“忽里勒台”确认自己当选大汗的既成事实。在争位之战中虽支持阿里不哥但实际上保持中立的钦察汗别儿哥，还有支持忽必烈的伊利汗旭烈兀和察合台汗阿鲁忽都一致同意东来赴会，然而之后一年这三位汗王相继去世，未能成行。忽必烈也向海都发出了诏令，但海都拒绝前往。这次“忽里勒台”大会最终没能如约举行，而以后的元朝皇帝虽空有大汗的名号却再也无法召开全蒙古的“忽里勒台”大会。忽必烈和他的后裔虽然名义上仍是蒙古大汗，但再也不是东抵高丽，西至斡罗思（今俄罗斯）辽阔领域的真正统治者了。成吉思汗和他的子孙一起，曾经征服了十三世纪人口最稠密的诸文明世界。规模空前的大蒙古国，尽管一度如日中天似地辉煌，却也似昙花一现似地短暂，它真正统一存在的时间不足六十年。大蒙古国时期的波斯历史学家志费尼，在其《世界征服者史》一书中反复吟诵道：“这始终是蓝色天轨的习惯，当他看到满足时，就很快使它破灭。”这似乎正是大蒙古国命运走向的写照。
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