忽必烈经过仔细考察和反复思考，选中了次皇孙，打算立他为继承人。不料天不遂愿，没等忽必烈册封，次皇孙忽然得病死了，年仅二十九岁。忽必烈又一次遭到沉重打击，不久患病，身体越来越差。
忽必烈无奈，只好打算让三皇孙铁穆耳接班。铁穆耳时年二十八岁，为人敦厚，文武双全。其实，皇长孙甘麻剌也很优秀，被封为晋王，率军驻守漠北草原，可不知道为什么，忽必烈始终没有选中他。
公元1293年，忽必烈命三皇孙铁穆耳率军镇守和林，掌管北方军务，派著名大将玉昔帖木儿协助他。玉昔帖木是成吉思汗“四杰”之首博尔术的孙子，是忽必烈最信任的大臣之一。
在铁穆耳出发之时，忽必烈将真金的皇太子印玺授给他，表明了传位于他的意图。铁穆耳大喜过望，他为人谨慎，此后便戒了酒，以确保不出现任何差错。
第二年，忽必烈病重，他把最倚重的大臣伯颜召来，把国事家事全都托付给他，嘱咐他要拥立铁穆耳继位。忽必烈还把这一意图，告诉了真金的妻子、铁穆耳的母亲阔阔真。
伯颜与阔阔真商议，迅速将铁穆耳召回，准备继位。忽必烈病逝以后，皇长孙甘麻剌从漠北赶了回来，皇子那木罕、阔阔出、脱欢等人也齐聚京都。他们都是来奔丧的，但暗地里皆有觊觎皇位之意。
按照蒙古旧习，皇帝死后，在新皇帝没有产生之前，一般由皇后摄政。忽必烈的第一任皇后察必已死多年，此时的皇后是南必。可是，忽必烈临终前打破了这个惯例，宣布由伯颜主持军国大事，没有让南必摄政。因此，南必在国事上就没有多大权威了。
于是，主持国政的伯颜，与大臣玉昔帖木儿以及真金妻子阔阔真等人，日夜密谋大事，当然是商议如何让铁穆耳顺利继位，而丞相完泽等人皆不得参与，大概他们是不赞成由铁穆耳继位的。完泽等人十分不满，但伯颜大权在握，他们无可奈何。
忽必烈去世三个月之后，伯颜等人做好了一切准备，便在上都召开了宗王贵族会议，忽必烈的子孙们、蒙古宗王贵族和大臣们全都参加，共同推举新皇帝人选。
据《元史·伯颜传》记载，会议气氛十分紧张。伯颜手按宝剑，立于堂下，慷慨陈词，宣读忽必烈的遗命，极力主张由三皇孙铁穆耳继位。伯颜主持朝政，又执掌兵权，权势无人能及，而且功勋卓著，威望甚高，特别是有忽必烈的遗命，事先又做了一些工作，所以得到了多数与会者的支持。
可是，长孙甘麻剌和他的支持者们并不甘心。甘麻剌也有优势，他是皇长孙，身份有利，当时三十二岁，年富力强，特别是他长期统领军队，先是镇守大理，后又驻守漠北，南征北战，屡立战功，手下也有不少拥护者。于是，有人提议由甘麻剌继位。
当时，感到最为难的是阔阔真，甘麻剌和铁穆耳都是她的亲生儿子，手心手背都是肉。阔阔真难以取舍，便想了个办法，提议让兄弟二人当众背诵祖训，获胜者继位。
甘麻剌文才比不上铁穆耳，又有口吃的毛病，自然败下阵来，结果由铁穆耳获胜。甘麻剌只好又回到了漠北草原，八年后病逝。甘麻剌没有当上皇帝，可后来他的儿子却坐收渔利，轻松登上帝位，被称为泰定帝，也算是有所补偿了。
忽必烈的儿子那木罕、阔阔出、脱欢等人，虽然有觊觎皇位之心，但由于畏惧伯颜，又没有势力，也只得附和拥立侄子为帝，没敢有其他举动。
由于伯颜具有无人能及的权势，在他的主导下，元朝顺利完成了皇位交替，避免了可能会发生的分裂和混乱，伯颜为元朝立下大功。伯颜在完成元朝皇位交替的第二年，就患病去世了。
铁穆耳如愿以偿接了爷爷班，成为元朝第二任皇帝，被称为元成宗。那么，元成宗干得怎么样呢？