中国史料指责另一位称为奸臣的卢世荣利用忽必烈的困难增大自己的权力。阿合马死后，卢世荣任中书省左丞，管理财政。和阿合马一样，他试图加大政府的税收来应付朝廷不断增长的费用。他试图以专卖、增加市舶税、发行更多的纸币（一种更容易地偿还政府债务的方法）以及擢用商人为课税官员等措施来增加政府的收入。卢世荣的经济计划与他的前任理财官员阿合马一样引来敌意。汉人指责他牟取暴利、任人唯亲以及剥削他的汉人同胞，还指责他迫害、追捕甚至处死竞争者和对手。这些指责的准确性是令人怀疑的，因为史料中并没有说明卢世荣本人对这些事件的看法。和阿合马一样，卢世荣只是试图提高极度需要的税收。皇太子又一次成为反对卢世荣的领袖。1285年5月，卢世荣被捕并且在这年年底被处死。卢世荣的死可能除去了一个被汉人视为横征暴敛的人，但是不能缓和朝廷面对的财政问题。
除了财政问题之外，忽必烈还面临着南宋与其它疆域的经济统一的困难。如果忽必烈希望实现其它任何经济和政治目的，中国必须是真正统一的和中央集权的。忽必烈首先释放被他的军队俘虏的大批士兵和平民，以争取江南的汉人。接着他发布以恢复中国南方经济为目的的命令，其中包括禁止蒙古人掠夺农田，并建立贮存剩余谷物的常平仓来保证遇到灾害时有足够的供应。朝廷一般不没收南方大地主的土地，也不削弱他们的权利基础，只是在统治集团的上层增加另一个等级——蒙古统治者。征收的农田税并不繁重，而且在灾年会被免除。盐、茶、酒和一些商品实行专卖，但是由专卖导致的价格不足是难以负担的。忽必烈推动南方繁荣的另一个基础是海上贸易。自身利益肯定是这些政策中的动机因素，因为南方的经济恢复最终将意味着更大的利润。
尽管他作出努力，南方一些汉人的敌意仍然没有平息下来，继续破坏着忽必烈的经济计划。其中发生了好几次反对蒙古统治的起义，1281年忽必烈的军队粉碎了其中的一次。这是由陈桂龙率领的起义，如果中国历史学家记载正确的话，有2万名造反者被斩首。为了制伏福建的另一场更严重的造反，朝廷调动了10万蒙古军队。在忽必烈统治结束之前，其它的起义持续不断。但是大部分抵制蒙古人的汉人不采取这种暴力手段。一些人认为“北人”对中国文明和思想不感兴趣，拒绝为蒙古人服务。另一些人找到专门的学术领域追求自己的知识趣味，干脆避免和蒙古人有所牵连。这种反抗使忽必烈和元朝丧失他们急需的专门人才，而连续不断的骚乱迫使他们在南方驻扎军队并造成很大的开销。总而言之，到忽必烈统治的后期，南方并没有完全统一，而且经济问题加上政治分裂在这个地区不断干扰着元廷。
由于在南方的努力没有全部成功，忽必烈面临实现满足北方核心疆域的需要。因为他把首都建在大都，忽必烈需要保证这个新城市中稳定的粮食供应。这迫使他从中国南方更富庶的地区运入粮食，因为大都附近的区域不能生长足够供给大都的粮食。最初忽必烈依靠两个在征宋战争中协助蒙古将军伯颜的海盗朱清和张宣沿着中国的东海岸通过海路向北方运送粮食。1282年他们的第一次海运非常成功，超过90%的粮食到达北方，在沿岸的变化莫测的大海中仅损失六条船。大约有四年时间朱清和张宣独揽运送迫切需要的粮食的海运，因此他们变为“中国南方两位最富有和最有权势的人”。但是，13世纪80年代中期，台风和恶劣的气候条件造成大量沉船，使朝廷认识到需要另辟一条运送粮食的途径。
朝廷决定把大运河延伸，以使船运的粮食可以方便地到达大都。这项工程需要在山东省开凿135英里长的从济宁到临清的运河；商品可以从临清通过卫河上转运到离大都不远的直沽。这样，粮食可以从长江直接运送到忽必烈的都城。1289年2月完成了这项扩建，并将这条称为会通河的运河对船运开放。延长这条运河所需费用极大，大约300万劳工参加建设，为此政府花费了巨款。维护也是高成本的，这条运河所需的大量开销毫无疑问的是13世纪80年代后期困扰蒙古朝廷的财政问题中的一个重要因素。
13世纪80年代忽必烈在对外事务中总遇到挫折。这些年发生的事还给他个人带来悲剧和不幸。他的爱妻察必于1281年去世，她长期以来一直给予他支持和忠告。察必的儿子、忽必烈自己指定的继承人真金于1285年去世。真金曾被精心地培养成中国的下一位皇帝和他的汗位的继承人，真金四十多岁的早逝必然沉重地打击忽必烈并且使宫廷沮丧。为了寻求安慰，他越来越多地转向酒和食物。过度饮酒，使他的健康成为问题。在他的余生中，过度肥胖和痛风折磨着他。汉文史料揭示他晚年特别沮丧和抑郁。在1293年到1294年的冬季，他愈加衰弱。
忽必烈统治的成就是显著的。与其他蒙古大汗相同，他继续从事军事征伐。他最辉煌的胜利是征服中国的南宋，把一个人口超过5000万、具有大量财富和资源的领土置于他的控制之下。比起更早的许多次蒙古人的战争来，这场战争需要更缜密的计划和后勤，从而稳固了忽必烈作为蒙古人中一位伟大统帅的地位。而他在政治上的成就可能是令人印象深刻的。他希望使汉人相信他日益汉化的同时，本民族同胞仍对他信任。他设立了进行统治的行政机构，在中原建造了一座首都，支持中原宗教和文化，并且为朝廷设计出合适的经济和政治制度。然而他并未抛弃蒙古传统，仍保持着大量的蒙古习俗。在政府和军队的关键位置上任用蒙古人，废止科举制度使他不致在政府职位上受制于汉人。尽管在统治的最后十年中面临着困难与失误，但忽必烈留给他的继承者的是一个稳定和大体上繁荣的国家。
至元三十一年（1294年）二月十八日，忽必烈病逝。在位35年，年80岁。有子11人。谥圣德神功文武皇帝，庙号世祖。
郭守敬
郭守敬（1231年~1316年），字若思，顺德邢台（今属河北）人。元代水利专家、数学家。修治西北河渠，裨益至今。与人编制《授时历》。创造和改进了简仪、仰仪、圭表等天象仪器。著有《推步》等天文历算著作。
良好教育
邢台地方本来属宋朝，宋高宗建炎二年（1128年）被金朝夺去，到1220年又被后来建立元朝的蒙古贵族占领。所以郭守敬是在元朝统治时期出生的。后来元朝在1234年灭金，到1279年又灭了宋，统一中国，郭守敬也逐渐成长为一位杰出的科学家。早些时候，金朝北边的蒙古人还过着游牧的生活，处在奴隶社会阶段。那时他们在金朝北方一带不断南下骚扰，进行的战争具有极大的掠夺性和破坏性。当地的农田水利遭到了严重的破坏，人口大量减少，生产急剧下降。这种状况对于元朝的建立统治是十分不利的。以元世祖为首的蒙古统治集团觉察了这一点，就在华北地区封建势力代表人物的支持下，逐步进行了一些改革，改变了一些野蛮的杀掠方式，实行了一些鼓励农桑增产的措施。因此，在元世祖时代，华北一带的农业生产才逐渐恢复起来。农业生产必须适应天时，农田排灌需要水利建设，于是对天文历法和水利工程的研究，就成为迫切的要求。同时，国家统一了，中外交通范围比以前扩大了，更给科学技术的发展提供了新的因素。因此，元朝的天文学和水利学，在金、宋两朝的基础上，有了进一步的发展。
郭守敬正是在这个时期，在这两门科学方面作出了许多贡献。郭守敬父亲的名字，从现有的历史记载中已查不出来。他的祖父倒还留下名字，叫郭荣。郭荣是金、元之际一位颇有名望的学者。他精通五经，熟知天文、算学，擅长水利技术。郭守敬就是在他祖父的教养下成长起来的。老祖父一面教郭守敬读书，一面也领着他去观察自然现象，体验实际生活。郭守敬自小就喜欢自己动手制作各种器具。有人说他是“生来就有奇特的秉性，从小不贪玩耍”。其实，由于他把心思用到制作器具上，所以就不想玩耍了。郭守敬在十五六岁的时候就显露出了科学才能。那时他得到了一幅《莲花漏图》。他对图样作了精细的研究，居然摸清了制作方法。
莲花漏是一种计时器，是北宋科学家燕肃在古代漏壶的基础上改进创制的。这个器具由好几个部分配制而成。上面有几个漏水的水壶。这几个水壶的水面高度配置得经常不变。水面高度不变，往下漏水的速度也就保持均匀。水流速度保持均匀了，在一定时间内漏下的水量就会保持不变，不会忽多忽少。这样，就可以从漏下的水量指示出时间来了。燕肃留下的《莲花漏图》，就画着这样的一整套器具。配制这套器具的原理不很浅显。燕肃所画的图，构造也不很简单。仅仅依据一幅图就想掌握莲花漏的制造方法和原理，对一般成年学者来说也不是一件容易的事情。年纪才十几岁的郭守敬居然把它弄得一清二楚，这就足以证明郭守敬确是一个能够刻苦钻研的少年。在邢台县的北郊，有一座石桥。金、元战争的时候，这座桥被破坏了，桥身陷在泥淖里。日子一久，竟没有人说得清它的所在了。郭守敬查勘了河道上下游的地形，对旧桥基就有了一个估计。根据他的指点，居然一下子就挖出了这久被埋没的桥基。这件事让很多人惊讶。石桥修复后，当时一位有名的文学家元好问还特意为此写过一篇碑文。这时候，年轻的郭守敬已经能对地理现象作颇为细致的观察了，那一年，他刚刚20岁。
郭荣为了让他孙儿开阔眼界，得到深造，曾把郭守敬送到自己的同乡老友刘秉忠门下去学习。刘秉忠精通经学和天文学。当时他为父亲守丧，在张有读书。郭守敬在他那儿受到了很大的教益。更重要的是，郭守敬在他那儿结识了一位好朋友王恂。王恂比郭守敬小四五岁，后来也成为一位杰出的数学家和天文学家。这一对好朋友后来在天文历法工作中亲密合作，作出了卓越的贡献。
兴修水利
郭守敬在刘秉忠门下学习的时间不长。1251年，刘秉忠被元世祖忽必烈召进京城去了。刘秉忠离开邢台之后，郭守敬的行踪如何，史书上没有明确的记载，只知道后来刘秉忠把他介绍给了自己的老同学张文谦。1260年，张文谦到大名路（今河北省大名县一带）等地做宣抚司的长官，郭守敬也跟着他一起去了。在那儿，他把少年时代试作过的莲花漏铸了一套正规的铜器，留给地方上使用。后来，元朝政府里的天文台也采用了这种器具。
郭守敬跟着张文谦到各处勘测地形，筹划水利方案，并帮助做些实际工作。几年之间，郭守敬的科学知识和技术经验更丰富了。张文谦看到郭守敬已经渐趋成熟，就在1262年，把他推荐给元世祖忽必烈，说他熟悉水利，聪明过人。元世祖就在当时新建的京城上都召见了郭守敬。郭守敬初见元世祖，就当面提出了六条水利建议：第一条建议修复从当时的中都到通州的漕运河道；第二第三条是关于他自己家乡有关地方城市用水和灌溉渠道的建议；第四条是关于磁州（今河北磁县）、邯郸一带的水利建议的意见；第五第六条是关于中原地带（今河南省境内）沁河河水的合理利用和黄河北岸渠道建设的建议。这六条都是经过仔细查勘后提出来的切实的计划，对于经由路线、受益面积等项都说得清清楚楚。元世祖认为郭守敬的建议很有道理，当下就任命他为提举诸路河渠，掌管各地河渠的整修和管理等工作，下一年又升他为银符副河渠使。
元世祖至元元年（1264年）张文谦被派往西夏（今甘肃、宁夏及内蒙古西部一带）去巡察。那里沿着黄河两岸早已修筑了不少水渠。宁夏地方（今银川一带）的汉延、唐来两渠都是长达几百里的古渠，分渠纵横，灌溉田地的面积很大，是西北重要的农业基地之一。当年成吉思汗征服西夏的时候，不知道保护农业生产，兵马到达的地方，水闸水坝都被毁坏，渠道都被填塞。这种情况，张文谦当然是知道的。他巡察西夏，一方面要整顿地方行政，另一方面也想重兴水利，恢复农业生产。所以他带了擅长水利的郭守敬同行。
郭守敬到了那里，立即着手整顿。有的地方疏通旧渠，有的地方开辟新渠，又重新修建起许多水闸、水坝。当地人民久旱望水，对这样具有切身利害关系的大事自然尽力支持。由于大家动手，这些工程竟然在几个月之内就完工了。开闸的那一天，人们望着那滚滚长流的渠水，心里十分高兴。修完了渠，郭守敬就离开了西夏。在还京之前，他曾经逆流而上，探寻黄河的发源地。以往史书上虽也有些河源探险的记载，但都是些将军、使臣们路过这个地区，顺便查探，写下的一些记述，并不是特意进行的科学考察结果。有些记载只是从传闻得来，还不免失实。以科学考察为目的，专程来探求黄河真源的，要推郭守敬是第一人。很可惜，郭守敬探查河源的结果没有记载流传下来。后来到了1280年，又有一位探险家都实奉元世祖之命专程前去考察河源。这次探索的经过记录在一部《河源记》的专著里，其中有不少有价值的结果。毫无疑问，作为先驱的郭守敬考察对于都实是有相当大的影响的。
1265年，郭守敬回到了上都，同年被任命为都水少监，协助都水监掌管河渠、堤防、桥梁、闸坝等的修治工程。1271年升任都水监。1276年都水监并入工部，他被任为工部郎中。
巧制仪器
我国是天文学发达的国家之一。西汉以后，国家天文台的设备和组织已经达到相当完善的地步。它的主要任务之一是编制历法。我国古代的历法，内容是十分广泛的，包括日月运动及其位置的推算、逐年日历的编制、五大行星的位置预报、日食月食的预推等等。历法关系到生产、生活甚至政治活动等很多方面。因此，历来对这项工作都是相当重视的。一种历法用久了，误差就会逐渐显著，因而需要重新修改。跟着每次重大的历法修改，总带来一些创造革新的进步，像基本天文数据的精密化、天文学理论的新成就或计算方法上的新发明等等。历法的发展可说是中国天文学发展史中的一条主线。
元朝初年沿用当年金朝的《重修大明历》。这个历法是金世宗大定二十年（1180年）修正颁行的。几十年以来，误差积累日渐显著，发生过好几次预推与实际现象不符的事。再一次重新修改是迫切需要的事了。