元明宗和世瓎未即帝位时，居处与赵显相近，二人私交颇好，时有来往，因而有传闻称和世瓎长子妥欢帖木儿其实为赵显之子[11]。这种说法在元末明初时流传尤广，虽然没有证据证明其准确性，但也不是没有可能。
至顺三年（1332年）八月，元文宗图帖木儿病死在上都，遗命立元武宗之子为帝。十月，元武宗次子懿璘质班即位，是为元宁宗。元宁宗在位不到两个月，便一病而卒。权倾朝野的大臣燕帖木儿想立元文宗之子燕帖古思，但元文宗皇后卜答失里[12]不肯同意，提出立被流放在外的妥欢帖木儿为帝。
燕帖木儿便去拜见妥欢帖木儿，具体陈述了迎立之意。当时妥欢帖木儿年纪幼小，又一直畏惧燕帖木儿，不知该如何应对，只沉默不应。燕帖木儿因此怀疑妥欢帖木儿已经知道自己当年参与谋害其父元明宗和世瓎一事，生怕妥欢帖木儿继位后，会对己不利，于是多方拖延阻挠。
然而，好运眷顾了妥欢帖木儿——不久，燕帖木儿便因荒淫过度，“体羸溺血而死”。于是，元文宗皇后卜答失里与大臣们商定立妥欢帖木儿为帝，并仿照“武宗、文宗故事”，协定妥欢帖木儿死后，传位给元文宗子燕帖古思。
至顺四年（1333年）六月，妥欢帖木儿被权臣伯颜迎回大都，正式登上大宝，是为元顺帝，时年十三岁。伯颜因有拥戴之功，被任命为中书右丞相。
即位之初，妥欢帖木儿完全受制于元文宗皇后卜答失里的家族势力，“深居宫中，每事无所专”。正因为无所事事，他读了不少汉书，这使得他成为元朝皇帝中唯一一个对汉文化有所了解的皇帝，且有相当的科技才能——
他曾自制金人玉女自动报时器，当时称为“宫漏”，“约高六七尺，广半之，造木为匮，阴藏诸壶其中，运水上下。匮上设西方三圣殿，匮腰立玉女捧时刻筹，时至，辄浮水而上。左右列二金甲神人，一悬钟，一悬钲，夜则神自能按更而击，无分毫……其精巧绝出，人谓前代所鲜有”。
还曾经设计并建造龙舟，长一百二十尺，高二十尺，上有帘棚、穿廊、暖阁、楼阁、殿宇等，“行时，其龙首眼口爪尾皆动”。
入宫后不久，妥欢帖木儿不得不按照元文宗皇后卜答失里的意志，立杀父仇人燕帖木儿之女伯牙吾氏答纳失里为皇后。答纳失里为人贪婪，骄横多妒，完全不把皇帝丈夫放在眼里，她曾私自传旨，将十万两盐银占为己有，还经常鞭打其他后宫嫔妃。
当时徽政院使秃满迭儿进献了一名叫奇氏完者忽都的女子，专门负责为妥欢帖木儿煮茶。奇氏来自高丽，是名绝色美女，美貌惊人，妥欢帖木儿对其十分迷恋。答纳失里知道后，怒不可遏，招来奇氏，用鞭子将其打得遍体鳞伤。妥欢帖木儿虽然愤怒，却也无可奈何。这样的状况下，他对这位皇后自然没有什么感情可言。
元统三年（1335年）三月，中书右丞相伯颜与燕帖木儿之子唐其势发生权力之争。当时唐其势为中书左丞相，但伯颜有扶助皇帝登基之功，权倾朝野。唐其势不免愤愤不平，怒道：“天下本我家天下也，伯颜何人，而位居吾上！”于是密谋发动政变，打算废除妥欢帖木儿，拥立元文宗之子燕帖古思。但是事不机密，被伯颜事先知道，设计捕杀了唐其势及其同党。
唐其势弟弟塔剌海逃入后宫，请求贵为皇后的姐姐答纳失里帮助。答纳失里顾念手足之情，将弟弟藏在自己的衣裙下，结果被伯颜搜出杀死。伯颜又命人拖走答纳失里。答纳失里惊慌失措，向皇帝丈夫求助。妥欢帖木儿一言不发。答纳失里随后被伯颜鸩杀。
经此一役，燕帖木儿家族完全败亡。此后，元朝不再设中书左丞相一职，朝政全由右丞相伯颜把持。
伯颜身边养有一个“西番”师婆，大抵类似中原巫师一类。师婆曾经告诉伯颜，说他将来要死于南人[13]之手。伯颜因而相当仇视南人，极力反对蒙古人读汉书，还停了科举，并主张杀尽张、王、刘、李、赵五姓南人，因为这五姓为汉人百家姓中的大姓，人数最多。
妥欢帖木儿身为皇帝，却完全被伯颜挟制，自然相当不满。他年纪虽幼，却颇有心计，表面不动声色，暗中却在等待时机，蓄势待发。
七年后，妥欢帖木儿二十岁，利用伯颜的侄子脱脱[14]发动政变，伯颜被贬往外地，自杀而死，元文宗皇后卜答失里也被流放。直到这时候，妥欢帖木儿才成为名副其实的九五之尊。
夺回大权后，妥欢帖木儿以脱脱为中书右丞相，力图革新朝政，复行科举，亲试进士，诏修辽、金、宋三史，颁《至正修格》，印行至正交钞，治理黄河。然而，蒙古人建立的大元王朝始终以高压及歧视政策统治汉人，轻视儒生，从朝廷到地方，各级官吏多属无知粗暴贪残之辈，因而元朝统治下的中原局势，始终动荡难安，并且逐步恶化，无可奈何，终至民变蜂起。
至正十一年（1351年），红巾军起事，一呼百应，势力迅即壮大。而此时的妥欢帖木儿内部掣肘于皇太子爱猷识理达腊和皇后奇氏，外部各地方将领又拥兵自重，已无回天之力。
皇后奇氏即是来自高丽的美女完者忽都。答纳失里死后，奇氏专宠后宫，生下儿子爱猷识理达腊，更加赢得了妥欢帖木儿的欢心。她先是被立为第二皇后，第二任皇后伯颜忽都死后，奇氏便被扶为正宫皇后。她心机很深，特意在自己的母国高丽选取大量美女，送给朝中重臣，以此来结纳人心，培植了一大批自己的势力。
当时妥欢帖木儿怠于政事，荒于游宴，加上听信谗言，贬黜了有“贤相”之称的右丞相脱脱，将国家大权尽归哈麻、雪雪兄弟。脱脱被流放云南，之后被哈麻毒死。而哈麻、雪雪只知玩弄权术，一度耍阴谋废除皇帝，结果事败被杀。
其后，元廷内部权力之争日趋白热化，皇后奇氏不满意皇帝丈夫所作所为，希望妥欢帖木儿退位，由自己的儿子爱猷识理达腊继位。朝臣也分化为两派：一派以御史大夫老的沙、知枢密院事图坚帖木儿为首，拥护皇帝；一派以皇后奇氏、丞相搠思监、朴布华为首，支持皇太子。两派几乎势均力敌，矛盾急剧尖锐。明争暗斗的内讧造成朝纲混乱，元帝诏令失去作用，各地守军独霸一方，农民起义此起彼伏，局面终至土崩瓦解。
妥欢帖木儿放弃大都、北逃回蒙古高原老家后，残存在中原各地的元军立时陷入群龙无首的境地，整个中原战场发生了根本性的变化。不久，朱元璋在应天[15]即位，是为明太祖，国号“大明”。
在一代天骄成吉思汗称霸天下的时代，蒙古武功震惊世界，改变了整个亚洲甚至欧洲大部分地区的格局。蒙古曾疯狂地扩张，因而拥有极为庞大的帝国。而在辽阔无垠的蒙古版图下，中原不过是其中极小的一块，用“九牛一毛”来形容也不为过。妥欢帖木儿虽被赶出了中原，却仍然是蒙古帝国名义上的大汗，对蒙古各汗国、部落享有宗主权，因而大元王朝虽然灭亡，但蒙古帝国的势力和根基仍存，“引弓之士，不下百万众”，历史上将这一政权称为“北元”[16]。终明一朝，北元始终对明朝的北部边疆构成强有力的挑战与威胁，此即史书中所言：“终明之世，边防甚重。”这“边防”，即指明廷为了防御蒙古北元势力入侵所设置的“九边”防线。
妥欢帖木儿向北走到应昌[17]，心情十分不好。他是元朝皇帝中接触中原文化最深的一个，难免不产生“去国怀乡”的悲凉。虽然一心想回到中原，但此时明军兵锋锋锐，他始终不能如愿以偿。
洪武三年（1370年）四月，回到北方草原两年后，妥欢帖木儿因患痢疾，病死在应昌，庙号“惠宗”，终究未能实现他再回到中原的夙愿。明太祖朱元璋认为妥欢帖木儿在国破家亡之前夕，能够“识时务”，放弃背城一战而逃窜漠北，是为“顺天命”，所以特意加号“顺帝”，历史上习惯称其为元顺帝。
元顺帝死后一个月，明军大批兵马赶到，全力围攻应昌城，一日而下。元顺帝后妃、皇孙、诸王、官吏全部被明军俘虏，只有太子爱猷识理达腊率十余骑逃脱。
但蒙古实力犹存，蒙古贵族追忆中原的繁华与富庶，“犹有觊觎之志”，有心再度入主中原，不断组织力量反攻。而明太祖朱元璋为了巩固江山统治，亦三番两次派大军深入漠北，想彻底消除来自蒙古的隐患。由于补给困难、生活习惯等诸方面因素制约，明军虽然取得了决定性的胜利，却未能永久占据草原地区，从而形成了明朝与北元南北对峙的局面。
明成祖朱棣即位后，为了应付北元对明朝的威胁，对蒙古采取了征讨和招抚并用的策略。朱棣本人几度亲征漠北，甚至不惜迁都北京，是为历史上令人瞩目的“天子守边”。在朱棣执政时，蒙古势力急剧分化衰弱，明军军威达到了巅峰，最终取得了决定性的胜利。