蒙古先后征服了这七大区域，但并不是这七个区域都成了元朝的疆域，因为在这期间，有的地区已经成为其他汗国的领土。从成吉思汗十五年（公元1219年）进行第一次西征开始，蒙古帝国的疆域迅速扩张，从中亚、西亚直到欧洲。成吉思汗晚年实行分封，将今天山、阿尔泰山、额尔齐斯河以西的土地都封给了三个儿子。由于大家服从成吉思汗，帝国还是统一的。在窝阔台当大汗时，也还可以指挥其他各部，但到蒙哥（宪宗）和忽必烈（世祖）时，各部已经不相统属。互相争夺大汗的位置，蒙古帝国分裂成元帝国和四大汗国。
今新疆的天山以北地区大部分已经封给了窝阔台国，因此始终不在元帝国的管辖之下。阿母（姆）河南岸被成吉思汗征服以后，没有分封，所以一直由大汗统治。蒙哥汗时在那里设置了阿母河行省，但因离大汗统治区太远，因此蒙哥汗末年将它并入了伊利汗国。蒙哥汗元年（公元1251年）在今新疆乌鲁木齐一带设置了别失八里行省，治所在别失八里（今新疆吉木萨尔县北破城子）。察合台汗国一度据为己有，后期才重新成为元朝的辖区。今伊犁河流域也未分封，元世祖至元十二年（公元1275年）设置了阿里麻里（一作阿力麻里、阿力马力）行省，以阿里麻里（今新疆霍城县水定镇西北）为治所。但该行省存在的时间更短，两年后就废了，以后并入察合台汗国。因此在大部分时期，元朝的疆域还没有包括今新疆的全部。
从元朝开始，整个青藏高原成了中原王朝的一部分，与中国的其他部分结成了一个不可分割的整体。根据吐蕃地区普遍信奉喇嘛教的实际，元朝将它划归掌管全国佛教事务的机构——宣政院（至元初设置时称总制院，至元二十五年改名）管辖，并根据当地需要设分院驻理。在境内设立吐蕃等处（脱思麻），吐蕃等路（朵甘思），乌思藏、纳里、速古鲁孙等三路三个宣慰司，脱思麻司辖有今青海黄南州至四川阿坝州一带，朵甘思司辖有今青海果洛州、玉树州至四川甘孜州、西藏昌都地区，乌思藏司辖有今西藏大部分和克什米尔之地。宣慰司下分辖元帅府、总管府、万户府、千户府、宣抚司、安抚司、招讨司、万户、千户等机构。这些机构有的管理军事，有的办理民事，有的兼管军民。因此尽管元朝为了更有效地统治吐蕃，充分利用了宗教因素，对吐蕃地区实行不同于汉族地区的政策，但同样建立了一整套行政和军事机构，行使着完全的主权。
除了今新疆地区的较大变动外，元朝的疆域是稳定的：在北方，西起今额尔齐斯河，东至鄂霍次克海。在东部，拥有朝鲜半岛东北部。在西南，包括今克什米尔地区以及喜马拉雅山南麓的不丹、锡金等地，今缅甸东北部和泰国北部。与汉、唐极盛时期的疆域相比，元朝不仅在面积上大大超过了它们，而且在控制程度上也有过之而无不及。除了吐蕃地区和今新疆东部三个直属于朝廷的单位（别失八里、哈剌火州、哈密力）以外，元朝在全国都设置了行中书省（简称行省），其中包括汉唐时从未设置过正式行政区的蒙古高原以北和辽河下游以北地区。对周围的邻国，元朝都曾进行过军事征服，有的还设置过行政机构。但元朝的统治能维持的时间都不长，而且这些国家仍然是独立的，所以还不属于元朝的疆域。如元朝对安南（今越南）用兵三次，一度占领了安南，并派了达鲁花赤（地方行政长官）去监督行政，但在安南的激烈反抗下，最后不得不撤出。元朝在缅甸设置过缅中行省，存在的时间也很短。至元二十二年（公元1285年）在高丽设征东行省，但该省的长官（丞相）就是高丽国王，而且对高丽国内仍称国王，所以高丽实际上只是元朝的属国。