В Китае в это же время происходили следующие события. Здесь основной целью монгольских завоеваний была империя Сун, находившаяся на территории Южного Китая. Войну с Сунской империей начал еще Угэдэй. Великий хан Мункэ направил для завоевания юга самого способного своего брата — Хубилая. Хубилай обошел империю Сун с юго-запада, захватил в течение 1252–1253 годов государство Дали, Тибет и в 1253 году — провинцию Нань Чжао (Нань Чяо, современная провинция Юньнань). Один из полководцев армии Хубилая предпринял рейд в Аннам (территория современного Северного Вьетнама) и захватил Ханой. К 1258 году Сунская империя была окружена. Монголы вторглись в южно-китайское государство с нескольких сторон. Внезапная смерть хана Мункэ, последовавшая в 1259 году во время похода, отсрочила завоевание Южного Китая почти на двадцать лет. С империей Сун был заключен временный мир.

В апреле 1260 года к власти пришел пятый великий хан Монголии Хубилай (или Хубла), правивший дольше всех других великих ханов — 34 года. Хубилай прибыл в свою резиденцию в Кайпине, в Юго-Восточной Монголии, где его сторонники собрали курултай. Хубилай перенес столицу Монголии из Каракорума (была основана Угэдэем в 1235 году) в Китай, сначала в Кайпин, а затем в Пекин.

Примерно в это же время в Каракоруме противники Хубилая, игнорируя курултай в Кайпине, избрали правителем Монголии его младшего брата Аригбэгэ (Аригбугэ, Аригбогэ, Арик Богэ). Хубилай мотивировал свое нахождение на троне волей великого Чингисхана. В Монголии существует легенда, согласно которой Чингисхан еще ребенком назвал Хубилая будущим владыкой государства. Наличие в стране двух правителей вызвало в пределах империи смуту, между братьями вспыхнула война за власть. В 1261 году на юге от Каракорума произошли два сражения. Хубилай одержал победу в первом, но второе не дало решительного исхода, и Аригбэгэ с переменным успехом продолжал борьбу до 1264 года, когда он все же был вынужден сложить оружие, и оказался в почетном плену, а в 1267 году умер. Поскольку его другой брат, Хулагу, в это время завоевал Багдад и Дамаск, Хубилай смог возобновить войну с Сунской империей. Но на этом гражданская война не закончилась. Борьба за власть между внуками и правнуками Чингисхана была продолжена в 1268 году сыном Кашина и внуком Угэдэя, Кайду. Кайду, также как и Хубилай, был обозначен персонально Чингисханом в качестве наследника на монгольский престол. Кайду вел борьбу с Хубилаем десятки лет, постоянно выискивая себе сторонников на севере Монголии и в Маньчжурии, несколько раз захватывая Каракорум. Однако справиться с Хубилаем Кайду не мог. Полководцы великого хана относительно легко разделывались с мятежниками.

С перемещением столицы в Китай власть в отдельных частях Монгольской империи начинает фактически переходить в руки региональных монгольских правителей потомков и родственников Чингисхана. Для слома унитарного правления были две фундаментальные причины. Первая — огромные расстояния, отделяющие столицу с верховным правителем от завоеванных владений. Вторая причина заключалась в проблеме наследования ханской власти. Кандидатов на престол было предостаточно. Каждый из претендентов, правивший в провинции, считал себя достойным управлять всей империей. Поэтому наместники хана на местах игнорировали ханскую волю. Кроме того, страна представляла собой насильственное объединение иноэтнических народов, враждебных монголам и говоривших на многих языках. Держава была лишена внутреннего единства, прежде всего экономического. Отдельные части империи находились на разных уровнях социально-экономического и культурного развития. Многие из завоеванных монголами стран, особенно земледельческие, были более развиты, нежели Монголия. Все это вредило монгольскому единству. Поэтому негласный раздел империи был вполне логичен.

Во время правления хана Хубилая в пределах Монгольской империи окончательно оформились четыре ханства: 1) Китай или Империя великого хана; 2) Туркестан — ханство Джагатая (эта территория была определена еще Чингисханом); 3) Иран (Персия), где Хулагу, брат Хубилая, основал династию хулагуидов (Иль-ханов); 4) Южная Русь (Поволжье, включая зависимые от монголов русские княжества) — владения ханов Золотой Орды (владения Батыя отделились от империи первыми). Хубилай признавался всеми потомками Чингисхана в качестве верховного, главного лидера монголов, но его главенство было номинальным. 18 декабря 1271 года он дал монгольской династии чингисидов китайское название Дай Юань — Великая Изначальная. Хубилай приобрел, таким образом, двойной статус — стал императором Китая, впоследствии приняв китайский титул — Сын Неба, но оставался великим ханом.

Через восемь лет после учреждения монгольской династии войска Хубилая завершили завоевание Китая, уничтожив китайскую империю Южный Сун. С 1279 года весь Китай находился под монгольским владычеством. Это время было верхом славы и величия монгольских завоевателей, которые в совокупности обладали наибольшими территориями, когда-либо находившимися в их руках. Хубилай после 150 лет раздельного существования под властью монголов объединил два Китая, а также увеличил его владения за счет других стран. Монголы правили богатейшей в мире страной, передовой по тому времени в техническом и культурном отношении, с огромными людскими ресурсами, пригодными для эксплуатации. Но Хубилай хотел владеть всей Восточной и Юго-Восточной Азией.