公元1206年，铁木真完成了蒙古草原各部的统一，宣告大蒙古国的成立，并自称成吉思汗。从1211年开始，他发动对金朝的军事行动，迫使金朝求和并将都城迁至汴京（今河南开封）。到1219年，成吉思汗再度挥军西征，占领了中亚广阔地区。1227年，成吉思汗去世，其子窝阔台继位，继续北征金朝，并启动对南宋的战争。大蒙古国第五代大汗忽必烈（成吉思汗孙子，1260—1294在位）积极采纳汉法，即中原封建王朝的制度，改国号为大元，建都于大都（今北京），并于1279年灭南宋，实现全国统一。

元朝的统一，标志着长期以来南北对峙的局面宣告结束，也象征着中国历史上空前规模的多民族统一国家的形成，对国家发展进程具有深远意义。在元朝统治的广阔疆域内，居住着数十个民族，农耕、游牧、渔猎等经济活动共存。为了保持军事优势和民族特权，蒙古统治者逐步建立起一套相对完整的军事制度。

成吉思汗建立大蒙古国后，重大军事决策由蒙古贵族参加的忽里台决定。忽里台通常在春季召开，由蒙古大汗主持，蒙古宗王（成吉思汗家族成员）及各千户的那颜（官员）从草原各地赶来。在会上，大汗提出征伐目标，宗王和那颜可提出支持或反对意见，最终议定战争发起时间、各部出兵人数以及军队集结地点，并由大汗指定各路军队的指挥官。忽里台结束后，宗王和那颜返回各自驻地，通知部民做好出征准备，按时集结参战。

进入元朝之后，忽里台商议军国大事的制度被以枢密院为核心的中央军事决策体系取代。元朝中央设有中书省、枢密院和御史台，分别负责民政、军政和监察。日常军队调动、小规模平叛和边防调整由枢密院处理，并随时将全国军情和军务情况奏报皇帝。遇到重大军事行动，如调集大军出征海外或组织大战役，枢密院会集全体院官商定计划，并在必要时依皇帝旨意征求朝内老臣及地方统帅意见，然后上奏皇帝。最终，皇帝或在御前集议中听取各方意见，作出决策并下达诏令，由各部门执行，枢密院负责具体实施。

蒙古国时期的军事组织以十进制编组的千户为基本单位，设立千户长（蒙古语敏罕那颜）、百户长（札温那颜）、十夫长（阿儿班那颜）等官职，有时还设五十夫长（塔宾那颜）。统一编组的蒙古千户分为右、左两翼军，两翼各设万户长（土绵那颜）一名，掌管所属千户部队，并由蒙古大汗指定副手协助处理军务。出征时，大汗亲征，宗王、万户长、千户长听从大汗指挥。分军行动时，大汗指定某宗王或万户长、千户长为最高指挥官，可指挥各路分师，将军队分配作战。汉军指挥系统最初混乱，西征时左翼蒙古军万户长木华黎统管中原汉军，赐号太师、国王，但部分汉军仍听命于东道蒙古宗王。窝阔台即位后，统一汉军编制，在万户、千户、百户、牌子头之上设统军都元帅，由探马赤军主要将领担任，任免由蒙古大汗决定，并定期向大汗报告军情和部队分布。大军出征时，都元帅需率属下探马赤军和汉军参战，并服从蒙古宗王、万户长、千户长前线指挥。

忽必烈即位后，为加强中央集权，改革蒙古国时期的军政体制，设立枢密院作为掌管全国军政的最高机构。枢密院设于中统四年（1263年）五月，全国军队由枢密院节制，军情要务由其处理。经过实践，到全国统一后，枢密院职能固定，主要包括筹划军事、管理军队、铨选军官及提供军队后勤保障。筹划军事包括建立全国镇戍体系、布置军队和调集征伐；管理军队包括掌管军籍、检阅军队、颁布军事法令及抚恤条例；铨选军官包括军职选任、升迁、俸禄及赏罚制度；后勤保障包括军队屯田、边防粮饷、衣装筹备，以及军需物资的供应。军械、武器制造和储存由武备寺负责，枢密院不直接管理。

枢密院最高长官由蒙古贵族担任。至元二十六年（1289年），设知枢密院事，成为枢密院实际最高长官。枢密院与下属军府的公文传递，多由枢密副使及以下官员签署。为保证草原地区的军政统一，朝廷常派知枢密院事驻漠北处理军务，在战事频繁的西北地区，必要时也派遗知院督领军务。

蒙古国时期实行宗王分封制度，每位受封宗王拥有直属蒙古千户和封地，集行政权、兵权、财权与司法权于一身。封地如小独立王国，宗王权力庞大，威胁皇权。忽必烈即位后，一方面限制宗王权力，另一方面推行宗王出镇制度。自至元四年（1267年）起，宗王出镇后军旅之振治，爵赏之予夺，威刑之宽猛，承制行之，被授予统辖当地军队权力，出镇区域内编户齐民隶属朝廷，由官府管理，宗王不再拥有封地。全国统一后，出镇宗王多为忽必烈后裔，其中漠北宗王最为重要，节制草原各蒙古千户及朝廷调派的镇戍军队。宗王出镇意在代表皇帝监督军政，权力大小由皇帝圣旨决定，出镇漠北宗王权力最大，可随机调整军队作战部署。其他地区宗王平时保持名义上辖军权，战时才获军事指挥权，由枢密院奉皇帝旨命调遣。大军出征时，若数个出镇宗王同往，由皇帝指定一名宗王总掌全军，实现分权而治的元朝政体。