6年成吉思汗建立了大蒙古国，1234年在蒙古的征讨下，金国灭亡。早在1231年，蒙古军就在托雷的率领下占据了当时属于南宋的汉中地区，在金国灭亡之后，时任蒙古大汗窝阔台决定攻打南宋，四川多次被蒙古军攻占和南宋收复，直到蒙哥汗八年（1258年），蒙哥与其弟忽必烈和大将兀良合台分三路大举进攻南宋。蒙哥亲率主力征四川，次年，在攻打合州时，蒙哥汗病亡。元朝初期四川地隶属于陕西等处行中书省。忽必烈中统元年（1260年），立秦蜀行省（也称陕蜀行省等）于京兆。中统三年，改立陕西四川行中书省，治所在京兆。至元三年（126