淳祐元年（1241年）十一月，在位十三年的蒙古大汗窩闊臺於狩獵途中薨逝，時年五十六歲，死因可能與長年酗酒導致的突發中風有關。
對於繼承者，窩闊臺生前本屬意三子闊出，但誰料闊出意外病死於襄陽；窩闊臺又欲立闊出長子失烈門，但未及安排妥當，便暴死於行獵途中。
窩闊臺死後，皇后乃馬真欲立長子貴由為汗。但一來，眾人皆知貴由不為窩闊臺所喜；二來，貴由尚在西征途中，強行立其為大汗難度太大，更何況蒙古大汗之確立，必須經過忽裡勒臺大會這個程式。乃馬真退而求其次，以「皇孫年幼，貴由西征未歸」為由，自己臨朝親政。
乃馬真攝政達五年之久，一直到淳祐六年（1246年），她自忖時機成熟，蒙古宗王貴族被收買籠絡得差不多了，才於七月召開了忽裡勒臺大會。基本沒有懸念，貴由順利被推舉為第三任蒙古大汗。但他隱憂猶存，作為蒙古宗王之首的拔都以腿疾為藉口拒絕赴會，其真實原因並非秘密：以大汗之子自居的貴由在西征途中不甘居於拔都之下，兩人關係失和，拔都以缺席表達自己的不合作態度。
淳祐八年（1248年）春，貴由決定西征討伐拔都，出師未久，便在當年三月死於途中。
貴由在位不足兩年，《元史》將短暫的貴由時代定性為「法度不一，內外離心」。
日本蒙古史大家杉山正明則說得更為刻薄：
貴由則體弱多病，過於細膩且神經質，待人接物也不甚和善，缺少作為可汗的能力和可靠性，並不適合做蒙古帝國的領導人。冒犯地說，貴由做事愛虛張聲勢，這就是他悲劇的地方。
貴由駕崩，令蒙古帝國頃刻陷入了下一任大汗之爭。
此時，乃馬真後已經去世，但又有一位蒙古奇女子扭轉了大汗之爭的走向。
拖雷死後，其妻子唆魯禾帖尼獨力承擔了統御部眾、撫養諸子及團結黃金家族宗親等內外事務。窩闊臺家族得勢時，唆魯禾帖尼一方面儘可能對窩闊臺、乃馬真和貴由三任統治者表現得俯首帖耳，防止他們對拖雷家族下手；另一方面竭力示好拔都所代表的朮赤家族，貴由計劃出兵征討拔都時，她特意派遣密使向拔都通風報信。
貴由駕崩後，拔都便以宗王之首的身份，邀請全體宗王前往欽察汗國，共同商議大汗的選舉問題。眾多察合臺系和窩闊臺系宗王以忽裡勒臺大會未在斡難河舊地召開為藉口缺席，以至到場之人寥寥。而唆魯禾帖尼則令長子蒙哥及其諸弟西行，以示拖雷家族對朮赤系和拔都本人的敬重與尊崇。
拔都的政治能量不僅在於其宗王之首的地位，也在於其主動退出大汗之爭的超脫，掌控欽察汗國已令他知足，退出汗位之爭反而更增強了他在選汗中的公信力與話語權。在這場小型忽裡勒臺大會上，拔都力主推舉蒙哥為大汗，稱讚他能力出眾，兼有西征軍功。
《元史·憲宗本紀》記載，貴由的皇后海迷失的使者發難稱：「大汗窩闊臺昔日有意立皇孫失烈門為嗣，現在失烈門還活著，你們卻想立其他人為大汗，這將窩闊臺的遺命置於何地？」蒙哥庶弟木哥當場反唇相譏：「窩闊臺汗生前有命，誰敢違之？但當年沒立失烈門為大汗，而是讓貴由即汗位，違反窩闊臺遺命的正是你們這些人，你們還能歸罪於誰呢？」抵制蒙哥的聲音就此被壓了下去。
會後，拔都欲正式召開忽裡勒臺大會，確立蒙哥的大汗之位，卻因察合臺系和窩闊臺系宗王的抵制，大會遲遲未能召開，但拔都力排眾議，強行召開大會。淳祐十一年（1251年）六月，蒙哥在忽裡勒臺大會上被推選為第四任大汗。
在蒙哥的即位慶典中，窩闊臺系宗王不甘坐視權力轉移，還策劃了一次匪夷所思的軍事政變。參與者不僅有貴由的長子忽察、次子腦忽，還有當年窩闊臺所屬意的繼承人失烈門。
兵變失敗後，蒙哥趁機大開殺戒，誅殺了失烈門等宗王，重要臣僚中多達七十七人被誅滅。蒙哥甚至沒有放過貴由的皇后海迷失，他以巫術謀害大汗為由，將她剝去衣服審問，然後縫入口袋，投入水中溺死。據法國曆史學家格魯塞的《蒙古帝國史》一書所述，蒙哥對海迷失積恨極深，曾對外國傳教士說：「她比一條母狗還卑賤。」
由此，蒙古汗位由窩闊臺系轉移至拖雷系。拔都的一力支援，唆魯禾帖尼的連橫合縱，與拖雷家族因蒙古「幼子守灶」傳統直接繼承於成吉思汗的強大軍力、財力，共同促成了這一權力大遷徙。
還有一種說法是，蒙古帝國的精英厭倦了乃馬真後與貴由母子的「停滯時代」，在此期間，「由於政局不穩定，蒙古人未能組織任何大規模的征服活動」。而南宋自然也直接受益於此，在窩闊臺的大規模進攻之後，迎來了一段「苟安」時光，直至雄心萬丈的蒙哥再次驅馬南向。
此次權力遷徙，影響的遠非拖雷系與窩闊臺系，整個黃金家族乃至蒙古帝國的歷史在此發生了血色轉折，「黃金氏族內部，第一次為爭奪汗位而互相殘殺」。
此前，雖有所謂窩闊臺毒殺拖雷的惡例，但一來，此傳言未經證實；二來，即使傳言為真，也是密室政治範疇內的暗殺，對外包裝為拖雷代兄窩闊臺而亡，雙方還在盡力維繫黃金家族敦睦同歡之虛象，與蒙哥明火執仗、肆無忌憚地大清洗豈可混為一談？
杉山正明認為：「像蒙哥一樣生來便被寄予厚望，具有成為帝王的宿命，同時又有跨越歐亞大陸東西實戰經驗的這般真正有實力的人物，無論是作為個人還是統治者，都是前無古人後無來者的。」但這位「親蒙哥」的日本學者也承認：「他過於果斷和極端的做法反而激化了蒙古帝國的不穩定因素，為以後的分裂埋下了種子。」
在某種意義上，蒙哥的勝利實際上是拖雷系與朮赤系聯盟的結果。但這場勝利不僅令蒙哥與參與政變的察合臺系、窩闊臺繫結下了深仇大恨，也令有擁立之功的拔都與朮赤係獲得了更多自主權，同樣在實質上加大了大蒙古國的內部離心力。
與窩闊臺系、察合臺系決裂之後，蒙哥真正可以依靠的只有三名一母同胞的兄弟：四弟忽必烈、六弟旭烈兀、七弟阿里不哥。