窩闊臺汗國
窩闊臺汗國是蒙古四大汗國中壽命最短的，脫胎於成吉思汗第三子窩闊臺的封地，囊括有額爾齊斯河上游和巴爾喀什湖以東地區。拖累系的蒙哥即位後，為削弱前任大汗家族勢力，將窩闊臺汗國封地分授窩闊臺子孫，以期分化瓦解。誰料被分到海押力（今哈薩克斯坦境內）的窩闊臺之孫海都卻異軍突起，逐漸成為窩闊臺系諸王首領，並聯合察合臺汗都哇與忽必烈開戰。1301年海都亡，其子察八兒繼位，但汗國卻因爭權奪利而實力受損，1303年，察八兒承認元朝宗主國地位，1304年被都哇擊垮後被迫投降，窩闊臺汗國大部併入察合臺汗國。
伊利汗國
蒙古各汗國中，伊利汗與元朝皇帝同為拖累後裔，血緣最近，關係亦最緊密。旭烈兀以後歷代伊利汗的即位，均需通過元朝皇帝的冊封，使用大都頒賜的漢文印璽，如合贊汗的“王府定國理民之寶”、旭烈兀之子阿八哈的“輔國安民之寶”。且伊利汗在漢地擁有屬民、封戶，元成宗鐵穆爾時（1295至1307年在位）就曾將伊利汗封地彰德路（今河南安陽周邊）歲賦賜予合贊汗。伊利汗國和元廷間的緊密聯繫，為中國和阿拉伯各地的經濟文化交流打開了便利之門，中國的天文曆法、驛站制度和醫學著作等源源不斷的西傳。而紙鈔法的短暫導入，更使阿拉伯人見識到了世界上最早的紙幣制度和雕版印刷技術。
14世紀30年代後，伊利汗國逐漸瓦解，權臣、將領們紛紛擁立傀儡而使國家四分五裂。其中西部分裂出以大不里士為都城的楚邦王朝和以巴格拉為都城的札剌亦兒王朝，1357年，欽察汗國掃蕩大不里士，伊利汗國的末代可汗努失兒完下落不明，正統的伊利汗國宣告終結。而那些割據分裂出的汗國則逐漸被新興的帖木兒帝國吞併。
察合臺汗國
封地是畏兀兒與河中之間原屬西遼故地的察合臺汗國，因不滿拖累系的蒙哥繼承大汗，遂與窩闊臺汗國的海都聯合，與元朝進行了四十餘年的戰爭（海都是蒙古汗國第二任大汗窩闊臺之孫，故對大汗正統地位心存覬覦）。察合臺汗國雖與元廷有過失和時期，但雙方交流從未中斷，至元十八年（1281年），元廷開闢了自晉北到別失八里的新驛道，設驛站三十座。
答兒麻失裡即位（1330年）後，摒棄佛教，皈依伊斯蘭教，導致貴族發難而使汗位更迭頻繁，各地紛紛裂土割據，汗國逐漸分化為以阿里麻裡為中心，統治喀什、吐魯番一帶的東部和以撒馬爾罕為中心，佔據河中地區的西部。後來西察合臺汗國權柄被突厥化的蒙古貴族帖木兒攫取，演變成盛極一時的帖木兒帝國。而東察合臺汗國則一直延續到了16世紀初。
東察合臺汗國在中原王朝史籍中是以國都為名的，先後被稱作別失八里（1389年建都）、亦力把裡（1418年遷都，今新疆伊寧），最終被佔據南疆的葉爾羌汗國吞併。其實葉爾羌汗國也可看做是東察合臺汗國的延續，因為其開創者賽依德是東察合臺汗國的末代汗滿速兒的三弟，正宗的察合臺後裔。葉爾羌汗國曆時一百六十餘年，在1680年被準噶爾汗國所滅。
欽察汗國
欽察汗國，又名朮赤兀魯思或金帳汗國，佔據著額爾齊斯河到第聶伯河之間的廣袤領土，與元朝始終保持著名義上的宗藩關係。1308年，元武宗海山遣使冊封欽察汗脫脫為“寧肅王”，1312年脫脫之侄月即別嗣位後，元廷又遣使冊封，予以承認。此後雙方聯繫愈加緊密，只要持有元廷發給的路牌，就可以在大都直通欽察汗國都城薩萊的驛道上自由通行，極大便利了歐洲商旅來華貿易。
後來隨著汗廷權力的削弱，那些擁有世襲領地和軍隊的萬戶逐漸各自為政，演變為獨立王國。到15世紀時，欽察汗國先後分裂出克里米亞、喀山、阿斯特拉罕和西伯利亞等汗國。欽察汗國的內鬥不僅使羅斯各公國擺脫了蒙古人對其兩百餘年的統治，而且給奉行陸上蠶食政策的沙俄提供了擴張的空間。1552年，沙俄攻破喀山城，城內男丁盡遭屠戮，婦孺被俘。1556年又滅阿斯特拉罕汗國，至此整個伏爾加河流域和烏拉爾山脈以西地區盡入沙俄版圖。
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