真金于至元十年（1273年）被立为皇太子，至元十六年（1279年）参决政事，至元二十二年（1285年）十二月因南台御史上章请求忽必烈退位并立真金为帝受了惊吓，忧郁而死。其实，真金与忽必烈并非完全对立的两派，真金属于地地道道的义理派，坚决反对功利派。忽必烈主张调和两派的观点及其治国措施，更加适合于国家建设，而在忽必烈的思想实际中，则稍稍倾向于义理派。所以，父子两人并没有根本性分歧，不过是治国主张稍有不同而已。这也是忽必烈没有深究南台御史上章而大加挞伐的主要原因。因此，真金死亡，忽必烈十分伤感，迟迟没有着手重新选立太子。
忽必烈迟迟没有选立太子，还有一个原因，就是没有物色到合适人选。
忽必烈正皇后察必共生四子，长子朵儿只，死得比较早；次子真金因为朵儿只早卒而居长；三子忙哥剌至元九年（1272年）被封为安西王，至元十年（1273年）又晋封为秦王，镇守关中，至元十五年（1278年）死；四子那木罕，至元二年（1265年）被封为北平王，至元十九年（1282年）改封为北安王。
据《史集》记载，“合罕（指忽必烈）在数年之前，当海都的军队还未掳去那木罕之时，曾无意中说出了由他继承大位，这个热望一直都存在他心中。但后来，合罕注意到真金很聪明能干时，就很喜欢他。”
那木罕为察必所生幼子，按照蒙古族的风俗习惯，幼子继承家庭财产并有继承汗位的权力，因此，忽必烈可能说过由那木罕继承大位的话。但后来，忽必烈发现真金是更加合适的人选，就立真金为皇太子了。
真金被立为皇太子以后，那木罕想当皇帝之心并没有死。因为，按照蒙古族选汗的习惯看，在召开忽里台选举大汗时，可以有两个候选人，那木罕一直梦想成为另外一个候选人。为了争夺帝位，他曾对忽必烈说：“他（指真金）继位后，将怎样称呼你呢？”惹得忽必烈“生了气，把他大骂一顿，从自己身边赶开，并说道：‘不许再来见我’”。忽必烈开始对那木罕产生不满。更能使忽必烈不愿意立那木罕为皇位继承人的，还是因为那木罕有着至元十三年（1276年）被西北诸王俘获的不光彩历史。
至元二十一年（1284年）那木罕被释还朝，第二年真金死亡，于是，在那木罕心中又燃起了继承帝位的希望欲火。那木罕以为，真金死亡，皇太子之位非他莫属，因此忘乎所以，又干出了“遣使持香祠（祭）岳渎（五岳山神和河神）”的僭越礼分的事情来，受到桑哥的谴责，并想借此整倒安童。这件事，使忽必烈更加不高兴，并最终放弃了选举那木罕为皇位继承人的打算。
那木罕不是合适的人选，其他皇子也没有中意的，因此，皇太子之位就这么虚悬下来。
真金的妻子阔阔真看到忽必烈在选拔皇太子的问题上举棋不定，有意让自己的儿子继承帝位，于是积极地活动起来。
阔阔真是一个很懂礼节的人。据《元史·后妃传》记载，忽必烈早年游猎时，由于未带马奶子和水等饮料，很是口渴，便来到一座蒙古包前，见一女子正在缉理驼茸，便向她寻觅一些马奶子喝。那位女孩子很有礼貌地说：“我家有马奶子，但我的父母和兄弟都不在家，我一个小女子很难将马奶子给你。”忽必烈见女孩子不肯给马奶子喝，准备离去。那位女孩子又说道：“我一个女孩子独居此地，你自来自去，于理不宜。我的父母很快就回来，请你稍稍等一等。”早就接受了儒家“仁义”思想的忽必烈听了这话，很受感动，便留了下来。不一会儿，女孩子的父母果然回来了，他们拿出马奶子，热情地招待了忽必烈。忽必烈离去，曾十分感叹地说：“得此等女子为人家妇，岂不美耶！”后来，文臣们为太子真金选择妻子，选了一个又一个，忽必烈都不中意。一位老臣想起了忽必烈游猎寻求马奶子时见到的那位女孩子，以及忽必烈所说的话，便去寻找问讯那个女孩子，得知那位女孩子还未出嫁，便建议忽必烈娶为太子之妻。忽必烈一听，非常高兴，立即纳为太子妃。这位女子就是阔阔真。阔阔真“性孝谨，善事中宫，世祖每称之为贤德媳妇。”《史集》也说“阔阔真很聪明，合罕对他很赏识，她的一切命令都照执行。”
因此，阔阔真出来为自己的儿子活动太子的位置就优越多了。真金共有三个儿子，即长子甘麻剌、次子答剌麻八剌、幼子铁穆耳。阔阔真有意让自己的幼子继承汗位。
在阔阔真的活动下，忽必烈开始考虑重新立太子的问题了。
这时，赛典赤的孙子伯颜开始得到忽必烈的赏识，据《史集》记载，曾有人告发河南、江北行省平章伯颜挥霍了大量钱财，忽必烈一听，非常生气，便向伯颜索还。伯颜回答道：“这些资财，我已发放给人民了，因为在一连三年中都有自然灾害，禾苗不长，臣民贫困。现在，如果合罕有旨，我就去卖他们的妻子和儿女，把钱送给合罕，但国家要因此而被毁了。”忽必烈听了伯颜的话，对伯颜“所流露出的对臣民的同情”十分赞赏，曾感叹地说：“所有的大臣和异密都只关心自己，伯颜却关怀国家和臣民”。因此，赏赐伯颜“很多东西，给他穿上了饰有宝石的衣服，并且把一切重要的事都托付给他办”。
阔阔真见伯颜得到忽必烈的宠爱，便把伯颜召来，说道：“因为你获得了这样一些奖赏，并且合罕又把国事委托给了你，请你去问一问，真金的宝座被封存九年了，你对此有何吩咐！”伯颜向忽必烈转达了阔阔真的话，请求立铁穆耳为太子。
从上述史实可以看出，阔阔真、伯颜都是受儒家思想影响较深的人，既懂儒家礼义，又有仁政思想，关心臣民，反对对老百姓过重剥削。这些思想都与忽必烈晚年思想合拍。因此，忽必烈在同不忽木商议之后很快答应了他们的请求，于至元三十年（1293年）六月，正式将皇太子宝座授给铁穆耳，确立了铁穆耳皇位继承人的地位。
从忽必烈对皇位继承人的选定来看，忽必烈晚年的政治思想已完全回复到儒家“仁义”治国的思想上来。
至元三十年（1293年），忽必烈在繁重的内政和外交的操劳下，终于体力不支，病倒了。大臣们为他请来朝廷御医和各地名医，百般调治，仍然不见其好，相反越来越重。转至至元三十一年（1294年）元旦，老百姓都欢欢喜喜过春节，可宫中却显得格外萧条，好像没有心思过春节似的，原因就是因为忽必烈的病情进一步恶化了。
忽必烈辛劳一生，每天都接见大臣，讨论国家大事，这时，开始不接见大臣了，规定，“非国人勋旧不得入卧内”，唯独不忽木，忽必烈不让他时刻离开身边，每天帮助他吃药，病情稍好时则陪他聊天。
这期间，忽必烈大概想了许多许多。
忽必烈从即位那一年开始就宣布要“鼎新革故，务一万方”。确实，鼎新革故和务一万方就是忽必烈一生中做的两件大事，这两件大事，既有成功，也有遗憾。
从“鼎新革故”方面来看，忽必烈进入中原以后，毅然抛弃蒙古旧俗，悉心学习汉族文化，也吸收了不少色目文化，大胆进行社会改革，确立一套对蒙古人来说完全是一种全新的制度，有力地促进了经济文化的发展，应该说，这是忽必烈改革的成功之处。然而，忽必烈杂揉诸法，又引起了各法之间的矛盾和冲突。忽必烈完全任用义理派帮助他管理国家，对全国的思想控制和社会的稳定确有好处，可义理派却不能帮助他解决政府的财政需求；完全利用功利派，确可帮助他解决政府的财政危机，但这些功利派人物在管理国家财政时，常常把国家的钱财管到自己的腰包里去了，再加上加重对老百姓剥削，引起社会动荡，朝廷一直得不到安宁。忽必烈意识到这一问题，本想在义理派和功利派之间走出一条新的路子来，然而，两派针锋相对，势同水火，没有办法创出新的路子，只好回复到仁义治国的道路上来。以仁义治国，确实有利于社会稳定，但国家财政亏空问题始终得不到解决，成了忽必烈十分头疼的问题。忽必烈本想继续探讨，以解决这个难题，但时间对他这位老人来说，已经不允许了，完全成了他的未竟之业。
从“务一万方”方面来看，忽必烈即位以后，就把“统一”当成了自己的奋斗目标，他运筹帷幄，不断遣将调兵，终于灭掉了南宋，抵制了北方诸王的进攻，实现了全国的大统一，这是他感到十分欣慰的事。然而，忽必烈的“务一万方”，并非是仅仅统一全中国，而是要统一包括南海在内的整个亚洲，因此，他在灭宋以后，不断对日本、安南、占城、缅国、爪哇等国发动战争，也不断调兵遣将，试图平定北方诸王的叛乱。忽必烈平定北方诸王的叛乱，不让他们从中国分裂出去，这是对的。也正由于忽必烈的不断进攻，才基本上解决了北方诸王的叛乱问题，这是忽必烈的一大功绩。但是，北方诸王的骚扰问题并没有最终解决，也成了忽必烈的未竟之业。至于进攻日本、安南等国，最后都以失败而告终，忽必烈想统一整个亚洲成了泡影，不能不感到遗憾。然而，他哪里知道，发动统一的国内战争会得到人们的支持，而发动对国外各国的斗争，劳民伤财，人民纷纷反对，再加上远隔重洋，元军不善于水上行军和作战，最后都失败了。事实胜于雄辩地说明，忽必烈要在东方称霸，其路不通，只有与各国友好交往，才是最佳选择。但是，当时的忽必烈却无法认识到这一点，躺在病床上还感到遗憾，把没有征服日本、安南等国当成了他的未竟之业。