在统一全国的进程中，元朝首先将目标对准了南宋。南宋虽然在军事上处于劣势，但凭借着长江天险和顽强的抵抗意志，与元朝进行了长期的对峙。
1267 年，忽必烈下令攻打南宋的军事重镇襄阳。襄阳之战成为了宋元战争的关键一役。元朝军队采取了长期围困的策略，经过六年的艰苦战斗，终于在 1273 年攻克襄阳。襄阳的失守，使南宋的防线出现了重大缺口。
此后，元朝军队势如破竹，相继占领了南宋的许多重要城市。1276 年，元朝军队兵临临安，南宋恭帝投降。然而，南宋的一些将领和大臣拥立益王赵昰和卫王赵昺，继续在南方抵抗。
1279 年，元朝军队在崖山海战中击败了南宋的残余势力，陆秀夫背着宋末帝赵昺跳海自尽，南宋灭亡。至此，元朝实现了全国的统一，结束了自唐末以来长期的分裂局面。
在统一全国的过程中，元朝还征服了其他地区。忽必烈派遣军队征服了云南的大理国，将其纳入元朝的版图。同时，元朝还加强了对西藏地区的管理，设立了宣政院，使西藏正式成为中国领土不可分割的一部分。
元朝的统一，对中国历史产生了深远的影响。在政治上，元朝建立了行省制度，加强了中央对地方的控制，对后世的政治制度产生了重要影响。在经济上，元朝的统一促进了各地区之间的经济交流和贸易往来，推动了经济的发展。在文化上，元朝时期各民族文化相互交流、融合，形成了独特的文化风貌。
然而，元朝的统一进程并非一帆风顺，也带来了一些问题和挑战。在战争中，大量人口死亡和流离失所，社会经济遭到严重破坏。元朝在统治初期，对汉族地区的治理方式也存在一些不当之处，导致了民族矛盾的激化。
为了解决这些问题，忽必烈采取了一系列措施。他推行汉法，试图缓和民族矛盾；减轻赋税，恢复生产，促进经济的复苏。同时，他还加强了对边疆地区的治理，巩固了元朝的统治。
在忽必烈的统治下，元朝迎来了一段相对稳定和繁荣的时期。大都（今北京）成为了当时世界上最繁华的城市之一，吸引了来自世界各地的商人、学者和艺术家。元朝的文化艺术也取得了显着成就，如元曲的兴起、绘画的发展等。