经过多年的征战，忽必烈登上了汗位，并改元乾元。之后，忽必烈励精图治，革故鼎新，全力发展经济。他汉法之国，健全国家机制，并采取行省制度以稳定国家政权。同时，他还致力盐铁，兴修水利，发展农业，弘扬文化，使得蒙古帝国有了新的气象。
营建开平时忽必烈还没有做大汗。忽必烈的人生重大转变，基本上都是在开平完成的。开平北枕龙岗，南濒滦水，四山拱卫，地处一片水草丰美的草地上。当时在联络和林与燕京上，起到了极其重要的作用，但作为都城却显得底气不足。
和林始建于窝阔台，完成于蒙哥。他们二位一面残破行将并入自己版图的异人国度，一面却又依照被摧毁的异域建筑样式兴建自己的国都。但经过忽必烈与阿里不 哥的数番争夺，和林已呈破败之势，而且它太靠近敌人海都的领地，实际上已地处前线，成为草原诸王争夺之地，因其远离汉地促使忽必烈放弃定部和林的想法。
只有燕京勉强被忽必烈接受，但燕京无法满足忽必烈。不过，从政治上考虑，燕京的确有它独具的魅力。忽必烈的家臣曾向他建议：“幽燕之地，龙蟠虎踞，形势 雄伟，南控江潍，北连朔漠。且天子必居中以受四方朝觐，大王果欲经营天下，驻跸之所，非燕不可。”自古以来燕京就是中原通往辽东和漠北的枢纽，也是中原王 朝抗御北方游牧民族南牧的军事重镇。在争位战争中，忽必烈就是依托燕京，借汉地丰厚人力、财力而取胜的。忽必烈随版图的南移与扩大、巩固，统治中心也势必 要着眼于加强农田城廓地区的控制，李之乱也加速了他的选择。1264年二月，忽必烈开始修复琼华岛，揭开营建都城的序幕。同年，因去年升开平为上都而改 燕京为中都。1272年二月改中都为大都（今北京）。
为弥补燕京的遗憾，忽必烈一方面准备辟城外的农田为牧场，另一方面一年中仍留一 半的时间在上都，两都制逐渐形成。两都制的内涵不仅仅为忽必烈照顾自己的情绪，更重要的是和林废置以后，上都便成为忽必烈笼络诸王、抵御海都势力东窥的基 地。照顾草原诸王的情绪尤为重要。实际上，忽必烈正是倚上都驾驭漠北，行使大汗的权力；凭大都君临漠南汉地，以皇帝的名义向中原腹地发号施令。
1266年12月，忽必烈开始大规模同时营建开平和燕京。他之所以急于修筑超越古今的两都，还带有炫耀国力、张扬声名以威震四方的政治目的。不论蒙古帝 国的内部分歧如何，在西欧的教皇及其它外国人眼里，忽必烈是蒙古汗国的大汗。这个帝国横跨欧亚，疆域之辽阔在忽必烈逐步确立大汗权威的进程中，他本人也自 豪地说：自大业甫定、国势方张、都城官室，非巨丽宏伟，不足以雄视八荒。因此，在这一年开始修筑两都具有特定的政治含义。
此外，蒙古旧俗，也促使着忽必烈。促使忽必烈去营建新城。蒙古人对废弃的古城极为嫌恶，直接名之为“马兀”（坏或恶的意思）；而对斡耳朵曾经驻营的地方。凡是有过任何烧过火的地方，蒙古人从不再扎帐，甚至连从旧迹上走过都被视为不祥的征兆。
忽必烈的堪舆专家刘秉忠选定以琼华岛为中心的湖区及其周围旷地作为新址，规划好城池、宫阙后，由张宏略、段天等负责工程的具体指挥和组织。筑建工程以惊人的速度进展。至元九年（1272年）二月宫城峻工，同年年底宫阙告成，忽必烈十分激动，在御正殿接受朝贺。
到至元二十四年（1287年）工程浩大的大都新城全部告峻。大都城坐北朝南、呈方形、南北较长。周围总计28600米，共计11个门。比明清时的北京城 大，同样它也带有忽必烈的浑雄气魄。都城内套皇城、皇城中又置宫城。皇城、宫城是忽必烈的活动区域，皇城以外的城区整齐划一，其分五个坊，是百姓的聚居 地。
与历代中原王朝的都城相较，其特色显而易见：第一，城、殿布局一仍汉制。体现了《周礼·考工记》的“九经九维，左祖右社，面朝后 市”原则，建筑风格、形制一效汉制，城门、坊名均从《易经》中命名。因此从总体上它是一座汉城。第二，城内内于水源充足，绿化方面显然带有蒙古草地方面的 特色。各城墙间种植有大量树木，甚至还辟有草场。第三，皇宫内部布置基本上照搬蒙古斡耳朵里的旧制。在正殿大明殿内，忽必烈与皇后座位并设，左右排列诸 王、贵族和张薛官的坐床，前方备有巨大酒瓮，桌上摆放着各种传统乐器。因此，从一定意义上它又是一座汉蒙糅合的城市。
忽必烈在大都的生活区间，主要集中在皇宫内的两个部分：一是以大明殿为中心，这是忽必烈处理全国政务的地方；二是以延春阁为主体的另一组建筑，是忽必烈居住、日常生活的地方。
上都的建筑分两部分：一部分是刘秉忠所建的汉式城邑，也是由外城、皇城、宫城组成；另一部分是蒙古式的宫帐，驻营在一个方园20多公里的御花园上。与大 都相比，上都给了忽必烈体味真正草原生活均乐趣。在御花园内，沟渠纵横、草地丰美，许多品种的鹿和山羊在这里游食，与它们为伍的还有成千上万色白如雪的牡 马和北马，以及200多种飞禽。忽必烈对这些动物禽类，异常珍爱，任何侵犯它们自由的人都将被震怒的忽必烈处以死刑。
每年的六、七、 八三个月忽必烈驻跸在上都。跟随忽必烈到上都的还有中央机关的首脑们，在这里忽必烈也处理政事。另外，更重要的工作是举行蒙古传统的祭天仪式，除蒙古人外 其他族人均不得参加。两都制将忽必烈一分为二，在上都他尽情表演蒙古旧俗以取悦诸王，放纵他爱好自然的天性；在大都他尽量装出副勤政爱民的皇帝样子，批阅 成堆的枯燥奏章。忽必烈留3个月给上都，一面避暑，一面游玩；留6个月给大都，一面过冬，一面处理全帝国的政务。另3个月忽必烈要去海滨或大草原行猎取 乐。
每年春季，忽必烈便率领他的后妃、诸王、等浩浩荡荡地从大都出发，向东北方向前进。因为忽必烈早在中年时就患风湿病，他的坐骑不 是马而是从安南等地进贡的大象。四头大象共载一个木制亭子，这个亭子忽必烈称之为“宝盆”。其高度可想而知，这简直是一座移动的宫殿，亭子精雕细琢，里面 衬着金线织的布作垫，外面则挂着狮子皮。忽必烈的举足一动部带有他的个性，其胸襟之开阔由此亦可见一斑。忽必烈坐在宝盆里，两旁有12名最宠幸的侍工、官 员站在他的身旁，携带着12只帝国最凶猛的大隼。在4只大象的两旁是骑马的随从。当骑马的卫士观察到鹤或其它鸟类靠近时，便马上禀报忽必烈，忽必烈拉开宝 盆门帘，看到猎物后，便命令放出太隼，而他则躺在宝盆的睡椅上，观赏空中鹰攫猎物的搏斗。
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