經此一役，阿里不哥主力元氣大傷，再無進攻能力，只剩下招架之功。
忽必烈雖然在軍事上並未對阿里不哥斬盡殺絕，但他顯然也汲取了去年冬天放虎歸山的教訓，轉而在經濟上發動了絞殺戰。除了繼續切斷糧食供給，忽必烈嚴禁馬匹向北流入阿里不哥控制區，不惜以高價應買盡買。
從歷史的後見之明來看，忽必烈可能在等待阿里不哥集團的自我瓦解。
中統元年（1260年），阿里不哥以大汗的身份，力推察合臺之孫阿魯忽為察合臺汗國新君。作為回報，阿魯忽向喀拉和林輸送了大量物資，極大緩解了阿里不哥政權自失去中原物資供給後出現的經濟危機。但阿里不哥以恩主與上位者自居，對察合臺汗國索求無度，幾至敲骨吸髓，最終令羽翼豐滿的阿魯忽忍無可忍，與阿里不哥反目成仇，東向歸附忽必烈。遭到背叛的阿里不哥怒不可遏，發兵征討阿魯忽。
阿里不哥對阿魯忽恨不能食肉寢皮，在察合臺汗國燒殺搶掠，甚至對俘虜也殺無赦。蒙古人在戰爭中雖一貫殘暴，但那是對異族而言，阿里不哥的嗜殺破壞了蒙古人的集體想象，宗王為之心寒，叛離之心頓生。
中統四年（1263年）秋，蒙哥的兩個兒子——三子玉龍答失與四子昔裡吉，本是力挺阿里不哥的政治盟友，但他們也在絕望中倒戈相向，率部歸降忽必烈。玉龍答失臨行前，竟公然向阿里不哥索回蒙哥的一枚玉璽，無計可施的阿里不哥只得照辦，可見大汗權威即使在政權內部也已名存實亡。
至此，眾叛親離的阿里不哥雖仍在苟延殘喘，但在政治上已經死亡，所謂的蒙古大汗不過就是流竄於漠北的一股叛軍勢力。
中統五年（1264年）七月，阿里不哥在內外交困中，南下開平請降於忽必烈，蒙古兩位大汗對峙的四年內戰正式結束。
拉施特在《史集》中記錄了兄弟倆會面的場景：
按照通例，在此場合下，罪人的肩上要披上大帳的門簾接見，他也就這樣地披蓋著去覲見（君主）。過了一個小時，他得到允准進去了……合罕注視了他一段時間，激起了他的家族榮譽感和兄弟之情。阿里不哥哭了起來，合罕的眼裡也流下了淚。
他（忽必烈）擦去（眼淚），問道：「我親愛的兄弟，在這場紛爭中誰對了呢，是我們還是你們呢？」他（阿里不哥）回答道：「當時是我們，現在是你們。」
很顯然，阿里不哥雖然接受了戰敗的現實，但仍在竭力維護自己當年稱汗的合法性。
從蒙古的法統來看，阿里不哥這句話也沒說錯，在繼汗位至兵敗的五年時間裡，「蒙古帝國上下幾乎都將阿里不哥視作現任大汗」。有一種說法就是，阿里不哥才是繼承蒙哥之位的第五任大汗，而忽必烈即使贏下了內戰，也只能被稱為第六任大汗。
這段對話的經典程度堪比吳亡後晉武帝司馬炎與孫皓的那次舌戰。司馬炎在正殿召見孫皓時語帶譏諷：「朕設此座以待卿久矣。」孫皓當即回擊：「臣於南方，亦設此座以待陛下。」
對於敵手落敗後的些許倔強，忽必烈與司馬炎都適時展現出了勝者的寬容。
為了維繫黃金家族的表面團結，忽必烈在徵求了三大宗王（欽察汗國的別爾哥、伊利汗國的旭烈兀、察合臺汗國的阿魯忽）的意見之後，正式赦免了阿里不哥。
但忽必烈並不打算放過阿里不哥的黨羽，一口氣拘捕了一千餘人。據《元史·安童傳》，起初，忽必烈甚至有除惡務盡的意思，正當遲疑不決時，作為忽必烈的怯薛長（怯薛，蒙古語「番直宿衛」之意，蒙古和元朝的禁衛軍），年僅十六歲的霸突魯之子安童進言稱：「這些人也是各為其主罷了，他們又哪裡知道天命在陛下。何況陛下剛剛平定大亂，就因私怨大開殺戒，這樣又怎能招降那些還未投降的人呢？」
忽必烈驚訝於安童的少年老成之語，最終寬恕了大多數人，只殺了阿里不哥的十名親信將領。
不過，忽必烈的所謂寬容也是會過期的。兩年後的至元三年（1266年），阿里不哥暴斃，有不少人認定，阿里不哥是被毒死的，而忽必烈至少是嫌疑者之一。
為慶祝大蒙古國重新統一，定於一尊，中統五年（1264年）八月十六日，也就是阿里不哥請降次月，忽必烈宣佈改元，將中統五年改為至元元年，取自《易經》「至哉坤元」，以示否往泰來、鼎新革故之意。
阿里不哥南下開平時，這座城市不久前剛被升格為大蒙古國的新都城。
內戰伊始，忽必烈就動了遷都的念頭。從地理位置而言，位於漠北的喀拉和林更適合做一個草原帝國的都城，但並不契合忽必烈深耕漢地的政治現實；從經濟上看，對阿里不哥的經濟絞殺戰，深刻暴露了喀拉和林極易被物資封鎖，難以自給自足的脆弱性。
也因此，中統元年（1260年）十二月，忽必烈第一次佔領喀拉和林後，未幾即率眾南返漠南，實質上就宣告了喀拉和林淪為廢都。
自窩闊臺於1235年正式定都喀拉和林以來，喀拉和林作為大蒙古國首都的歷史共二十五年。
中統四年（1263年），內戰大局已定，忽必烈於五月九日下令將開平府升為都城，定名上都。但上都在蒙古語中甚至沒有專門的詞，只有「上都」這個漢語詞的音譯。
之後的幾年間，忽必烈在上都大興土木，孔廟和城隍廟都一應俱全。最有排面的是，蒙古人將汴梁的熙春閣整體拆遷移建到上都，作為宮城大安閣的主體建築。
從此，蒙古大汗在上都就不必住在帳篷中，更多時候可以居住在漢式宮殿內，這也是一種生活方式的漢化。
至元十二年（1275年），馬可·波羅自稱到過上都，甚至還造訪過大安閣：
上都，現在在位大汗之所建也。內有一大理石宮殿，甚美，其房舍內皆塗金，繪種種鳥獸花木，工巧之極，技術之佳，見之足以娛人心目。
此宮有牆垣環之，廣袤十六哩，內有泉渠川流草原甚多。亦見有種種野獸，惟無猛獸，是蓋君主用以供給籠中海青、鷹隼之食者也。
上都因忽必烈而降生，因馬可·波羅而聞名，因柯勒律治而不朽。1797年，這位湖畔派大詩人寫下了英國浪漫主義詩歌巔峰之作《忽必烈汗》（），順帶創造了「xanadu」（上都）這個帶有古典神秘色彩的英文譯名（以下引文出自屠岸譯本）：
忽必烈汗在上都曾經
下令造一座堂皇的安樂殿堂：
這地方有聖河亞佛流奔，
穿過深不可測的洞門，
直流入不見陽光的海洋。
有方圓十英里肥沃的土壤，
四周給圍上樓塔和城牆：
那裡有花園，蜿蜒的溪河在其間閃耀，
園裡樹枝上鮮花盛開，一片芬芳；
這裡有森林，跟山巒同樣古老，
圍住了灑滿陽光的一塊塊青青草場。