“东起南宋之国，西抵塔剌之湖，我背之民族皆联合为一，道路复通。”——伊儿汗国合罕合儿班答于1305年写给法兰西国王腓力四世的信，描述在元朝领导下的蒙古帝国现状
元朝与四大汗国之间的关系是元代历史中一段值得探讨的话题，从溯源上看，成吉思汗建立起一个横跨欧亚大陆的蒙古帝国，然而疆域的过于辽阔以及各地迥然不同的民族、人文、地理环境等诸多因素的影响，使得蒙古帝国的分裂是历史发展的必然趋势。
成吉思汗在位期间已经对未来帝国的领土分配做了安排: 将自己的四个弟弟合撒儿、合赤温、铁木哥斡赤斤和别勒古台分封于荒凉的东北、大兴安岭一带地区，统称“东道诸王”，长期受到蒙古本土的钳制，势力不大；而西边广阔、富饶的领土则分封给自己的四个战功卓著的儿子，术赤、察哈台、窝阔台、拖雷，后世称为“西道诸王”。其中，拖雷以幼子身份更靠近大汗本帐，麾下兵户、财产最多。成吉思汗规划的理想身后之事，在西道诸王中最强的拖雷系的辅佐下，窝阔台系牢牢占据蒙古本部的统治地位，东道诸王逐渐沦为旁系，彻底成为蒙古大汗的依附。
元朝与四大汗国的形成与关系建立的雏形，正是基于成吉思汗对于黄金家族内部领土的划分。
元朝与四大汗国的形成然而之后的发展完全出乎成吉思汗的预料。窝阔台系在继位后对其采取打压、削弱拖雷系的措施，拖雷的离奇死亡和窝阔台剥夺拖雷名下的军队、土地、人口的行为，导致拖雷系与窝阔台系之间势同水火，大有不共戴天之势。1235-1241年的长子西征后，以拔都为首，封地毗邻欧洲的术赤系获得的收益最大，遭到蒙古本土窝阔台系的仇视，窝阔台系选择联合向来敌视术赤系的察哈台系，黄金家族的阵营分裂已然是不争的事实。
1248年，窝阔台之子贵由汗去世后，无子嗣的他让大蒙古国的汗位再次陷入争端；瞄准机会的拖雷系选择联合军容鼎盛的拔都。1250年，在拔都的支持下，拖雷长子蒙哥成功当选为蒙古大汗。出于对拔都扶助拖雷系夺位的感谢，蒙哥允许拔都建立的钦察汗国保持一定的独立性。
失势的窝阔台系被迫与察哈台系一同沦为为西道诸王的一员。1259年蒙哥汗骤然离世后，其弟忽必烈与阿里不哥开始长达四年的汗位争夺战；1264年忽必烈赢得内战胜利，随后进行的汉化改革、建立元朝的行为对蒙古原生贵族产生了极大的震动，也促使四大汗国对于占据蒙古本土、却又十分陌生的元朝政府采取不同的外交态度。
伊儿汗国：本是同根生，不煎也不急伊儿汗国是蒙古第三次西征的军事产物，建立者是拖雷第三子旭烈兀。在忽必烈与阿里不哥的汗位争夺战中，旭烈兀所代表的伊儿汗国是唯一一个支持忽必烈的宗藩；在忽必烈正式称帝和建立国号后，伊儿汗国也是第一个遣使，承认元朝皇帝依旧具有蒙古大汗的名号。
直到元朝覆灭，伊儿汗国与元朝政府保持着密切、友好的政治、经济关系往来，1265年旭烈兀去世后的伊儿汗国诸汗均需受到元朝皇帝的册封才算是合法。双方经常互遣使者，元朝政府赐予岁币、印章，伊儿汗国则进贡各类珠宝财物。在元朝灭宋的过程中，襄樊两地城高池深久攻不下，伊儿汗国为此提供了阿老瓦丁、亦思马因等一千多名优秀的西域工匠，他们研制出来的“回回炮”摧毁了襄阳、樊城的城墙，敲响了南宋灭亡的丧钟。
伊儿汗国与元朝政府在经济文化上的往来影响是相互的，有不少中国学者前往伊儿汗国任职，带来了中原的医学、天文及诸多科学书籍；伊儿汗国借鉴了元朝政府的钞法，大力推行钞票（虽说两个月就废除了），建立与元朝相似的驿牌传递制度。
伊儿汗国境内的大量的波斯人、阿拉伯人也大量涌入中国境内，元代文献称之为“回回人”，他们带来的“回回历法”、“回回医学”成为了元代文化的重要组成部分之一，并融入到中华文化里。
钦察汗国：若即若离在忽必烈与阿里不哥的争位中，时任钦察汗国统治者的别儿哥承认了阿里不哥的大汗地位，不过仅仅限于口头层面，别儿哥汗甚至还当起了中立人，派遣使者劝解忽必烈与阿里不哥罢兵言和，不久便忙于准备与旭烈兀开战。阿里不哥败亡后，忽必烈曾派遣使者邀请别儿哥汗前往蒙古本土参加忽里台大会，别儿哥口头答应，实际上也没有前往，且不说钦察汗国离元朝路途遥远，早已习惯独立自主的术赤诸王更不会趋之若鹜的参加一个与自己统治地盘毫无瓜葛的“异国”集会。
