前因
蒙哥去世后，围绕着忽必烈与阿里不哥争汗，以成吉思汗四个儿子为代表的四大黄金家族内部再次分化整合和斗争。
1259年8月11日，蒙哥大汗蒙哥去世，他的弟弟忽必烈和阿里不哥为争汗位爆发战争。
这场汗位之争，让以铁木真四个儿子为代表的四大黄金家族进一步分裂，蒙古再也不再拥有统一的，为所有人承认的可汗，蒙古帝国被分裂为四大汗国。
蒙哥的族谱
所谓蒙古四大汗国，一般是指除元帝国外的钦察汗国、伊儿汗国、察合台汗国和窝阔台汗国。在习惯于中原王朝大一统思维下，理解为蒙古帝国的分裂也不足为奇。可是也有质疑称，蒙古四大汗国既然没有统一，又何谈分裂？
蒙古帝国真的分裂了吗？
1241年12月，窝阔台的去世宣告长子西征的结束。钦察汗国（金帐汗国）就是这次西征后拔都成立的。钦察汗国的成立以及最后脱离蒙古本部，源于窝阔台和拖雷家族的世代恩怨。
接任大汗的是窝阔台的长子贵由。一向与贵由不和的西征统帅拔都并不认可这个新可汗。在路途中的一场宴会上，拔都以年长和统帅为由，率先喝酒，引发贵由等人的不满。窝阔台为西征顺利，将贵由召回本部，客观上让这个矛盾再也无法弥合。
贵由称汗后，建立钦察汗国的拔都自然不会听从贵由的吩咐。没过两年，贵由去世，拖雷的儿子蒙哥在拔都的支持下称汗。作为对拔都的报答，蒙哥允许拔都建立的钦察汗国保持相对独立的地位。而蒙哥死后，钦察汗国自然更没有向新可汗称臣的义务。
元朝行政区划
伊儿汗国的独立同样源于争夺蒙古大汗。
蒙哥之死，让蒙古第三次西征的蒙哥的弟弟旭烈兀获利。拖雷的另外两个儿子，也是蒙哥的两个弟弟，忽必烈和阿里不哥内讧争汗。旭烈兀选择站在忽必烈一方。忽必烈作为报答，将原本属于蒙古本部直接管辖的波斯地区划分给旭烈兀建立伊儿汗国。
“伊儿”是蒙古语，意思大约等于“从属”，“伊儿汗”即“从属的汗”。虽说如此，但由于伊儿汗国距离蒙古本部遥远，拥有着相当大的自主权。大汗旭烈兀以蔑剌哈（今伊朗东阿塞拜疆省马腊格）为首都，设宰相以掌管全国政务，并任命了各省长官。一般认为1256年是伊儿汗国的开始。
窝阔台汗国1225年就名义上存在。只不过拖雷成为大汗后，窝阔台家族遭受清洗，成为最弱的家族。
忽必烈和阿里不哥的争汗，让蒙古分裂为两大阵营。窝阔台的孙子海都不甘本家族继续受拖雷家族的压制，他打算利用此次拖雷家族的内乱趁势崛起。鉴于阿里不哥势力较弱，便选择支持阿里不哥，这样可以最大程度消耗拖雷家族。
除了海都外，阿里不哥也试图争取其他外援。他扶植了铁木真三子察合台的孙子阿鲁忽成为察合台汗国的第五代大汗。
察合台的族谱
察合台汗国是一个特殊的存在。虽然1222年就建立了，但它的大汗从来自己说了不算。第二代大汗哈剌旭烈被贵由废黜后，贵由扶植哈剌旭烈的叔叔也速蒙哥成为第三任大汗。蒙哥称汗后又支持哈剌旭烈夺回汗位，怎知哈剌旭烈死在了途中，他的妻子兀鲁忽乃在蒙哥的支持下主政察合台汗国。
此时蒙哥去世，忽必烈和阿里不哥又利用自察合台汗国进行角逐，互相推出自己的“代理人”。有趣的是，虽然获胜的是阿里不哥扶植的阿鲁忽，但阿鲁忽不满阿里不哥的颐指气使，上任后立即调转枪头，开始攻打钦察汗国在中亚的领地。
远在欧洲的钦察汗国也加入了这场乱局。钦察汗国支持阿里不哥，为海都提供军事装备，但并不发一兵一卒。海都于是出兵攻打阿鲁忽，开始不断蚕食察合台汗国的领地。
1264至1266年之间，已经建立的三大汗国的大汗相继去世，继任的分别是钦察汗国的帖木儿、伊儿汗国的阿八哈和察合台汗国的木八剌沙。除了阿八哈，其他的人都不愿服从忽必烈。新一轮的争夺开始了。
忽必烈先下手察合台汗国，派哈剌旭烈的侄子八剌为察合台汗。八剌与海都一样，也是一方枭雄。他不愿意海都继续侵蚀察合台汗国，发兵挑战并战胜了海都。同时他又不听从忽必烈的命令，向东进军占领元朝西北领土和田。
钦察汗国岂能放任不管，终于派出五万生力军参加战斗，并一举扭转了战局。可以说，这是一场世界大战了。孤立无援的八剌只能祭出焦土政策，打算把察合台的富庶城镇彻底破坏。海都分析利弊后，派去和谈使者意图停止战争，平分中亚领土。八剌同意了。
1269年春，海都、八剌以及帖木儿三方举行忽里台大会，史称“塔剌思联盟”。这次会盟的特殊之处在于没有拖雷系的子孙参加，因为三方认为忽必烈的领地和伊儿汗国都在违背蒙古的传统。
后果
由于四大汗国其广袤的领土范围，蒙古帝国对中亚，东欧，中东等世界各地产生深远的影响。
结论：史学上一般认为，“塔剌思联盟”后，海都的窝阔台汗国建立，也标志着蒙古帝国各个汗国之间的彻底决裂。至此，蒙古四大汗国先后建立。