蒙古人成吉思汗建立的蒙古帝国在他的孙子们时最后定型。因为蒙古实行的是幼子继承制，所以以中国的元朝帝国为大汗辖区，另外，还有服从大汗宗主权的四个相对独立的国家，即四大汗国，分别是钦察汗国(也称金帐汗国)，察合台汗国，窝阔台汗国和伊儿汗国。
四大汗国在研究蒙古和元代历史上具有特殊的重要地位。所有的历史学家和学者都绕不过对由四大汗国所组成的超级帝国的研究。他们名义上是一个统一的整体，但实际上又各自具有较强的独立性。四大汗国是蒙古统治者逐次在西征胜利中扩张领土的结果。四大汗国的出现，是蒙古族历史上，也是世界历史上的重大事件。
钦察汗国，也称金帐汗国，成吉思汗长子术赤的封地，主要辖区是东起额尔齐斯河，西至多瑙河，南起高加索山的地区，对于俄罗斯各公国享有宗主权。在其他汗国包括元帝国对于自己的领地的统治都出现问题的时候，金帐汗利用俄罗斯大公们之间的矛盾，统治相对稳定。直到俄罗斯英雄伊凡大帝的出现，使四分五裂的俄罗斯各城邦逐渐统一了起来。而与之相反，金帐汗国却开始分裂为喀山汗国、克里米亚汗国、西伯利亚汗国、阿斯特拉罕汗国等小汗国，最后被俄罗斯相继吞并。
察合台汗国，成吉思汗次子察合台封地，主要辖区在天山南北。1314年，原本让位与自己哥哥也先不花的察合台汗怯伯复位，把国都从阿力麻里迁至撒马尔罕，在河中地区提倡农业，实行改革，而也先不花汗则坚持游牧传统，汗国开始分裂为东、西两部。东部以阿力麻里为中心，包括喀什、吐鲁番一带;西部以撒马尔罕为中心，统治河中地区。今新疆绝大部分地区在东察合台汗国统治之下。也先不花为东部汗，怯伯为西部汗。也先不花、怯伯死后，西域蒙古各部各自为政，互相攻杀。1348年，统治天山南路的杜格拉特部权臣布拉吉找到一个18岁的贵族秃黑鲁帖木儿，宣布他是也先不花的儿子，并在阿克苏拥立为汗。历史上把秃黑鲁帖木儿统治的地区称为东察合台汗国。秃黑鲁帖术儿是第一个信奉伊斯兰教的蒙古汗，他用强制手段迫使天山以北16万蒙古人改信伊斯兰教。1363年，秃黑鲁帖木儿死，东察合台汗国发生内乱，布拉吉之弟卡玛鲁丁夺取了政权，并残杀秃黑鲁帖木儿的子女及眷属18人。1389 年，幸存的秃黑鲁帖木儿的幼子黑的儿火者即汗位，建都于别失八里;1418年，黑的儿火者之孙歪思汗，又把国都迁到亦力把里(今伊宁市)，所以东察合台汗国也称“别失八里国”和“亦力把里国” 。东察合台汗国从1348年建立，历经8代、15位汗主政，到1514年被叶尔羌汗国取代，计立国166年。而西察合台汗国在秃黑鲁帖木儿死后不久，便被自己的将军铁木尔夺取了政权。
窝阔台汗国：成吉思汗第三子窝阔台的封地,领有额尔齐斯河上游和巴尔喀什潮以东地区。建都叶密立(今新疆额敏县).1229年窝阔台继帝位后,将封地赐给其子贵由。1251年蒙哥汗即位后，以窝阔台系诸后王屡与作难，将封地分割,分授诸王,以去其势。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立,海都领海押立(今伊犁西)。1260年忽必烈称帝后,海都自以太宗嫡孙不得立,先后联合阿里不哥、乃颜、笃哇争夺帝位。1301年(大德五年)兵败走死，汗国势衰。1310年(至大三年),海都子察八儿为察合台系后王怯伯所败，封地并入察合台汗国。
伊尔汗国，又称伊利汗国，成吉思汗孙子旭烈兀西征后建立，是东滨阿姆河，西临地中海，北界里海、黑海、高加索，南至波斯湾的大国。今伊朗、伊拉克、南高加索的阿塞拜疆、格鲁吉亚、亚美尼亚和中亚的土库曼斯坦都由伊尔汗直接统治;阿富汗斯坦西部的赫拉特王国是伊尔汗的属国;小亚的罗姆素丹国名义上是属国，实际上由伊尔汗派官治理。在合赞汗(1295-1304年)在位时，进行了一系列改革，1295年6月19日，他率领将士改宗伊斯兰教，当年11月3日即汗位，取名穆罕默德，自号素丹。此后，蒙古贵族和伊朗贵族日益合流，伊尔汗国组建成为一个伊斯兰国家。在合赞汗死后不久，伊尔汗国便陷入混乱，1335-1378年的四十多年间，地方总督先后拥立八个伊尔汗，在争权夺利的混战中，建立了各自的封建小王朝：贾拉尔朝(1336-1411年)，1340年建立，据有伊拉克、阿塞拜疆、摩苏尔和迪亚巴克儿;克尔特朝(1245-1389年)，1342年独立称王，据有赫拉特和呼罗珊部分地区;穆札法尔朝(1313-1393年)，1353年建立，据有法尔斯、克尔曼和库尔德斯坦，称臣于开罗;赛尔别达尔国家(1337-1381年)，这是由起义农民于1353年建立的政权，据有呼罗珊北部。1380年以后，在伊儿汗国废墟上建立的各封建小王朝，先后被铁木儿帝国灭亡。
14世纪中叶,四大汗国除窝阔台汗国被自己的兄弟汗国吞并之外，都与后来异军突起的铁木尔帝国有过交往，并都吃尽了那个“跛子铁木尔”的苦头：西察合台汗国就是被铁木尔推翻的;东察合台汗国有五次被铁木尔帝国攻打，丧城失地，丢尽颜面;伊尔汗国被铁木尔帝国灭亡;钦察汗国的脱脱迷失汗与铁木尔原本是盟友，但后来因为争夺土地而翻脸，脱脱迷失汗攻进铁木尔帝国腹地，打败了铁木尔的次子乌马儿·沙黑，但结果被铁木尔亲率大军一连两次打得一败涂地，不但丢失了很多领地，连都城萨莱都被占领并焚掠一空。
几大汗国在当时都处于衰落期，而作为宗主国的元帝国也被自己国内的农民起义弄得焦头烂额，自顾不暇，蒙古帝国被这个自称成吉思汗子孙的瘸子这么欺负，也没什么办法。可此时正在处于上升期的奥斯曼土耳其帝国也被铁木尔帝国弄得灰头土脸，1402年7月20日，奥斯曼土耳其苏丹巴耶塞特一世率军与铁木尔在安卡拉以北的丘布克进行了一场决战。战斗从早上六点一直打到夜幕降临，双方投入近100万人参加战斗。巴耶塞特带来的军队是从他所征服的各族中征集的，其中艾登、门泰斯、萨鲁汉和克米安的突厥人对铁木尔十分钦佩，在军前纷纷倒戈。结果，巴耶塞特苏丹和他的一个儿子一起被俘。被关在四周有铁栏的轿中随军而行，这就是后来被夸张成“铁笼”的故事。巴耶塞特一世遭此挫折和屈辱，几个月后死于阿克谢希尔的牢中。因为此役，使得奥斯曼帝国向西的攻势退却，已经奄奄一息的拜占庭帝国得到了多生存几年的机会。
曾经打败蒙古西征大军的埃及马布留克王朝因为拒绝铁木尔帝国结盟，遭到铁木尔的打击，苏丹法赖吉亲自率兵抵抗也无济于事，整个叙利亚的领土被占领，名城大马士革被焚毁。
至于已经四分五裂衰弱不堪的印度德里苏丹国就更不在话下，被铁木尔不费力的消灭。
在铁木尔帝国的建立过程中，当是所有强大的帝国无一能够迎其锋芒，三十多年的征服战争，建立了一个首都是撒马尔罕，领土从德里到大马士革，从咸海到波斯湾的大帝国。
铁木尔帝国的建立者“跛子铁木尔”被人们称作“毁灭王子”，。从兴都库什山到地中海，从北印度到叙利亚，从天山南北到南俄草原，兵锋所及，财物被洗劫，城市被破坏，工匠被带走，人民遭屠戮，甚至残忍地将尸体堆成山，人头砌成塔。灌溉工程的破坏，使一些农耕地区变成了荒原。甚至是成吉思汗当年的征服战争也没有如他这样破坏严重。然而，他所建立的铁木尔帝国的首都撒马尔罕却建设得异常华美，富丽堂皇，聚集着安哥拉毛织匠、大马士革车匠和弓矢匠、中国陶瓷匠等等当时世界上最为优秀的能工巧匠。并且工商业繁荣，中国的丝绸、陶瓷、珠宝，印度的香料，金帐汗国的毛皮，都在这里交易，使撒马尔罕成了重要的国际贸易中转地。在撒马尔罕和赫拉特的宫廷里，聚集着大批学者、诗人、画家和音乐家。《诗颂集》作者哈菲兹、哲理诗人札米、把中国画法和波斯绘画完美结合的画家毕赫札德，等等，都受到铁木尔和其子孙的礼遇。铁木尔帝国时期被誉为“帖木儿文艺复兴”、“波斯文学艺术的黄金时代”。