在大都即位，第二年四月复立中书省；七月，又立燕京行中书省。大约在中统三年前后，燕京行中书省合并于中书省。
据朝廷的定制：中书省最高长官为中书令，由皇太子担任；又设右丞相、左丞相各一员；平章政事四员；右、左丞各一员；参知政事二员。
蒙古之俗尚右，故以右丞相、右丞居上。自中书令至参政知事均为宰执。中书省领左、右三部，各设尚书三员、侍郎二员。
至元三年(1266年)设制国用使司，总理全国财政，以后一度成为与省、台、院并立的最重要的国务机构之一。七年，罢制国用使司，立尚书省，统六部，并改天下行中书省为行尚书省。中书省建置虽仍被保留，但实际上由尚书省总领国政。
至元九年(1272年)，撤掉尚书省，归并于中书省内。此外，又相继设置了下列机构：
翰林兼国史院：掌制诰文字，纂修国史。
大劝农司：掌农桑、水利。
集贤院：掌提调学制和道教事务。
太史院：掌天文历数。
将作院：掌工艺。
通政院：掌驿传。
宣政院：主持全国释教及吐蕃地区军、民之政。
大宗正府：主持诸王