Möngke-kaani kuoli vuonna 1259 ja hänen veljensä Kublai suoritti Kiinan valloituksen loppuun. Kublaista tehtiin myös seuraava mongolien suurkaani. Uutena suurkaanina Kublai ryhtyi tekemään valtakunnassa hallinnollisia uudistuksia. Hän perusti uuden talvipääkaupungin Daduun, nykyisen Pekingiin. Samalla mongolien poliittinen valtakeskus alkoi siirtyä etelämmäs Kiinaan ja valtakunta alkoi kiinalaistua. Song-dynastiaa vastaan käyty sota huipentui vuonna 1276, kun mongolit valloittivat Song-pääkaupunki Hangzhoun. Valtakunnan syrjäisimpien osien valtaaminen kesti tämän jälkeen vielä kolme vuotta. Sodan viimeinen taistelu käytiin merellä, missä mongolien laivasto kukisti Song-dynastian laivaston. Mongolit ulottivat hyökkäyksensä Vietnamiin asti, mutta Vietnam jäi mongoleilta valloittamatta.