成吉思汗和他的继承者以剽悍的武功征服了欧亚地区，以蒙古为中心，建立起由钦察汗国、察合台汗国、窝阔台汗国、伊尔汗国组成的横跨欧亚大陆的庞大帝国。名义上，四大汗国是大汗统一政权管辖下的一部分，但是由于各汗国的民族构成、语言、生活方式和历史传统各不相同，所以，中央和地方政权缺乏经常的联系；加之诸汗引兵自重，有的甚至与中央大汗对立。所以各汗国由最初对大汗的松散隶属关系，不久就发展成为独立的汗国。
钦察汗国
元朝西北宗藩国。1225年，成吉思汗划分了四个儿子（即术赤、察合台、窝阔台、拖雷）的封地。长子术赤的封地在额尔齐斯河以西、花刺子模以北。1243年，术赤长子拔都西征后回到伏尔加河畔，建立了东起额尔齐斯河，西到俄罗斯，南起巴尔喀什湖、里海、黑海，北到北极圈附近的辽阔广大的钦察开国。建都于伏尔加河下游的萨莱城（今俄罗斯阿斯特拉罕附近）。因其帐殿金色，故又称金账汗国。
在汗国内，拔都的13个兄弟及其后裔各有世袭封地，拥有军队。蒙古军事贵族统辖的万户、千户、百户、十户既是行政单位，又是军事单位。拔都将咸海东北之地分给其兄斡鲁朵，称白账汗；将咸海以北、西至乌拉尔河之地分给其弟昔班，称蓝账汗，皆总领于拔都金帐汗之下。贵由汗（窝阔台长子）去世后，拔都支持蒙哥（拖雷长子）夺取大汗位，打击窝阔台、察合台两系势力，乘机占有河中地区。1255年，拔都去世。
拔都之弟别儿哥汗在位时（1257-1266年），名义上仍对蒙古大汗称藩，实际上汗国已成为独立国。别儿哥汗因同伊尔汗国争夺高加索地区，无力东顾，于是河中地区被察合台之孙阿鲁忽占领，别儿哥汗便支持窝阔台之孙海都对阿鲁忽作战，帮助海都崛起。
拔都之孙忙哥帖木儿即位（1266-1282年），得到忽必烈的正式册封。1277年，蒙哥之子昔里吉背叛元朝，劫走皇子那木罕，送到与海都联盟的钦察汗国拘留了数年。直到1282年脱脱蒙哥即位时，那木罕才被放回。
1302年，钦察汗国脱脱汗出兵协助元朝攻打察合台后王笃哇、窝阔台后王察八儿，笃哇、察八儿战败，归顺元朝。1308年，元武宗（1308-1311年在位）遣使册封脱脱为宁肃王。
月即伯即位钦察汗（1313-1341年），1314年，元仁宗（1312-1320年在位）遣使册封，予以承认，此后双方经常遣使往来。1336年，月即伯遣使请求领取分地岁赐以赈给军站。1337年，元廷专设一总管府掌管术赤后王平阳等处分地岁赐，每年按额发给。
月即伯在位时，钦察汗国达到极盛时期，迁都到别儿哥萨莱城（今俄罗斯伏尔加格勒附近），与伊尔汗国、埃及等国通好，对外贸易兴隆。伊斯兰教在伏尔加河下游广泛传播，此后钦察汗都信奉伊斯兰教，部分蒙古牧民也伊斯兰化。
14世纪后期，由于内讧不断，阶级矛盾和民族矛盾激化，以及莫斯科大公底米特里·顿斯科伊和帖木尔的打击，钦察汗国日趋衰落。15世纪分裂为喀山、克里米亚、阿斯特拉罕、西伯利亚等汗国。1480年，被莫斯科公国击败，1502年，又败于克里米亚汗国，遂亡。
察合台汗国
元朝西北宗藩国。成吉思汗次子察合台所建。最盛时其疆域东至吐鲁番、罗布泊，西及阿姆河，北到塔尔巴哈台山，南越兴都库什山。
西征后，成吉思汗分授诸子封地，察合台得到了从畏兀儿境一直延伸至河中草原的广大地区。察合台的大帐设在阿力麻里附近的虎牙思（今新疆霍城县水定镇西北）。河中城郭地区由大汗直接派官管辖。察合台曾企图排挤窝阔台汗在河中城郭地区的势力，遭到窝阔台汗的制止。1241年，察合台卒，次子抹土干之子合刺旭烈即位。
贵由继承汗位后，废合刺旭烈，改立也速蒙哥为察合台汗国之汗。蒙哥时期，合刺旭烈的妻子杀也速蒙哥，自摄国政。
忽必烈即位后，遣抹土干之孙八刺持诏回国继承汗位。1269年，八刺与海都在答刺速河畔举行大聚会，划分了各自在中亚的势力范围。八刺之子笃哇在窝阔台汗海都支持下即位，从此察合台汗国被海都所控制。
笃哇、海都经常侵扰元朝边境，攻掠畏兀儿地区。1298年，笃哇又袭击驻守于金山一线的元朝军队，并俘杀其守将。1301年，笃哇、海都率军与元朝军队大战于帖坚古山（阿尔泰山与札卜哈河之间），笃哇中箭受伤，海都亦受伤致死。笃哇与海都之子察八儿被迫向元成宗（1295-1307年在位）请和，重新承认元朝皇帝的宗主地位。不久，笃哇与元朝联兵击败察八儿，吞并了大部分窝阔台汗国领地。1306年，宽彻继立为汗，继续实行与元朝友好的政策。也先不花统治汗国时期，为扩大牧场，率军入侵元朝，被元军击败。为了弥补损失，他又入侵伊尔汗国，元军乘机再度深人中亚草原，他才被迫撤兵。
怯别统治时期，与元朝恢复友好关系，双方经常遣使往来。汗国统治中心逐渐西移。1330年，怯别弟笃来帖木儿继承汗位。
敞失汗统治时期，阿力麻里是汗国东部最重要的城市，罗马教廷派出许多传教士到此传教。不久，敞失被谋杀，其弟也孙帖木儿即位。从也先不花到也孙帖木儿，察合台汗国东西部一直维持着统一。
14世纪前期察合台汗国分裂为东西两个汗国：东察合台汗国领有窝阔台汗国旧地，西察合台汗国领有河中地。此后察合台汗权力衰落。1346年，图克鲁帖木儿即位为汗，削夺藩镇权柄，汗权一度有所恢复。1362年，图克鲁帖木儿死，合不勒沙即位，诸藩王日益跋扈，汗权空有其名。1370年，西察合台汗国为帖木尔帝国所灭。东察合台汗国分裂为若干小国，16世纪逐渐衰亡。
窝阔台汗国
由窝阔台之孙海都所建的蒙古汗国。成吉思汗分封诸子，第三子窝阔台领有额尔齐斯河上游和巴尔喀什湖以东地区。建都叶密里（今新疆额敏县）。1229年，窝阔台即大汗位后，将封地赐给其子贵由。
贵由死，蒙哥即位，大汗位便由窝阔台系转入拖雷系手中。因窝阔台系曾反对蒙哥继承大汗位，故蒙哥即位后，为削弱窝阔台系势力，遂将窝阔台汗国封地分授诸王：窝阔台子合丹领别失八里（今新疆吉木萨尔北破城子），灭里领额尔齐斯河之地，窝阔台孙脱脱领叶密里，海都领海押里（今伊犁西）。这样，窝阔台的封国就被划分成了几处小的封地。
蒙哥死后，阿里不哥与忽必烈争夺大汗位，海都依附于阿里不哥，与忽必烈为敌。阿里不哥失败后，海都拒绝归附忽必烈。1268年，海都开始举兵东犯元境。他与察合台汗国的八刺相勾结，取得伊犁河谷与可失哈耳（今新疆喀什）地区，并纠集窝阔台、察合台、术赤三系诸王，于1269年在答刺速河（今塔拉斯河）畔召开大会。八刺死后，察合台汗国实际上成为海都所操持的附庸，它的统治者笃哇追随海都，多次进扰元朝的西北边境。海都统治下的窝阔台汗国所控制的地域，西至可失哈耳与答刺速河谷，南及天山南坡诸城，东抵哈刺火州（今新疆吐鲁番），北至额尔齐斯河上游之地，成为中亚的一大势力。
1301年，海都再犯元境，在与元军战斗中受伤，回师途中死去，子察八儿即位。之后，窝阔台后裔为争夺汗位发生矛盾和分裂，汗国力量削弱。1304年，察合台汗笃哇与察八儿争战，大掠其国西部诸城。元朝海山的军队也同时越过阿尔泰山，大破察八儿军，察八儿投奔笃哇。窝阔台汗国所属诸部，一部分归附元朝，大部分降于笃哇。1309年，察八儿因参与察合台汗国的一次内争失败，逃归元朝，元封他为汝宁王。他的领地大半为新即位的察合台汗也先不花所有，窝阔台汗国遂亡。
伊尔汗国
元朝西北宗藩国，13世纪中叶至14世纪中叶统治波斯的蒙古汗国。成吉思汗第四子拖雷之子旭烈兀所建。
1252年，蒙哥命旭烈兀西征波斯等地。1258年，攻陷巴格达，推翻了阿拔斯朝阿拉伯帝国，占领伊朗全境。忽必烈即位后，命旭烈兀统领阿姆河以西直至埃及之境，建立伊尔汗国。其领土东起阿姆河和印度河，西面包括小亚细亚大部分地区，南抵波斯湾，北至高加索山。旭烈兀以蔑刺哈（今伊朗阿塞拜疆马腊格）为都城，设宰相掌管全国政务，任命各省长官。
1265年，旭烈兀子阿八哈即位，元朝赐他“辅国安民之宝”方印。阿八哈即位后，始定都于桃里寺（今大不里士），以蔑刺哈为陪都。
第七代伊尔汗合赞统治时期（1295-1304年），改奉伊斯兰教为国教，国势颇盛。1298年，合赞遣使入元朝，贡珠宝等物。蒙哥时，曾以彰德路为旭烈兀封地，这时，元成宗就将旭烈兀封地历年应得岁赋赐予合赞。合赞汗还大力进行社会改革，制定新的土地、赋税、驿站、货币等制度，严惩贪污，清除积弊，限制蒙古贵族对人民的横征暴敛，使农业、工商业得到发展，财政收入增加。他还鼓励发展科学文化与教育事业，在首都大不里士兴建天文台，设立学校，还命丞相拉施特编纂了一部蒙古史《史集》，留传至今。
合赞汗死后，权臣专权，内乱迭起，国势渐衰。1317年，年仅12岁的不赛因即位后，大权落入两个丞相手中，互相争权，内讧不已。不赛因死后，诸王争位，汗位屡屡更迭，5年中六易可汗，政局动荡，国家陷于分裂的局面。1388年，为新兴的帖木尔帝国所灭。
