元惠宗在位之初，1335年燕帖木兒的兒子唐其勢陰謀推翻，另立元文宗義子答剌海。幸右丞相伯顏粉碎叛亂，但屬於保守派的他掌握朝政，權力盛大。他禁止漢人蔘政並取消科舉，這些都與元惠宗發生衝突。1340年元惠在伯顏之侄脫脫的幫助下，終於廢黜伯顏。脫脫爲相與元惠宗親政前期，採取了一系列改革措施如頒行《至正條格》等法規，以革新政治，緩和社會矛盾，史稱至正新政。1343年元惠宗下令修撰《遼史》、《金史》、《宋史》三史，由右丞相脫脫(後改由阿魯圖)主持，兩年後修成。然而元惠宗後期怠於政事，以至於在1350年發生天災人禍後引來民變。
元朝長期處於繼承權問題、貪污、權臣擅政、不任用漢人與壓榨百姓的惡習，使得政治總是無法上軌。這種不穩定的朝廷如果又遇到天災人禍的干擾，往往導致國家的覆沒。元朝後期，特別是1340年代中後期至1350年代期間，乾旱、瘟疫與水災時常發生，黃河地區水患尤其嚴重。與此同時，元廷不斷收取各種賦稅，使百姓的生活更加艱苦，使得白蓮教逐漸流行，併成爲對抗元廷的勢力。早在1325年就發生過河南趙醜廝、郭菩薩領導的武裝起事。1338年江西袁州(今江西宜春)彭和尚、周子旺等白蓮教徒起義失敗，彭和尚逃至淮西。1350年元廷下令變更鈔法，鑄造“至正通寶”錢，並大量發行新“中統元寶交鈔”，導致物價迅速上漲。隔年元惠宗派賈魯治黃河，欲歸故道，動用民夫十五萬，士兵二萬。而官吏乘機敲詐勒索，造成不滿。
民變紛起
白蓮教首領韓山童、劉福通等人決定在5月率教衆起事，但事泄，韓山童被捕殺。劉福通再立韓山童之子韓林兒殺出重圍，指韓山童爲宋徽宗八世孫，打出“復宋”旗號，以紅巾爲標誌。其後郭子興於安徽濠州起事，芝麻李等人佔領徐州，此爲東系紅巾軍。西系紅巾軍方面，彭瑩玉、鄒普勝與徐壽輝在湖北蘄州起事，國號天完。紅巾軍勢力遍佈河南江北、江南、兩湖與四川等地，還有非紅巾軍的張士誠等部的起事，民變揭開元朝滅亡的序幕。
元廷派兵鎮壓各地紅巾軍，丞相脫脫親自率軍南下攻陷徐州芝麻李軍，一度壓制民變軍。然而脫脫在1354年南攻高郵張士誠軍之際，被元廷大臣彈劾而功虧一簣。徐壽輝部最後分裂成兩湖的陳友諒與四川的明玉珍。兩淮郭子興的部下朱元璋於1356年以南京爲根據地開始擴充地盤;1363年與據有兩湖的陳友諒作戰，最後於鄱陽湖之戰獲得勝利;1365年佔領兩湖後於同年冬東進攻打據有江蘇沿海的張士誠;1367年平定張士誠後，繼續南下壓制浙江的方國珍，至此江南無一人反抗朱元璋。另外，福建於1357年至1366年間發生色目軍亂，史稱亦思巴奚兵亂。與此同時，元朝在察罕帖木兒和李思齊等率領元軍反擊北方紅巾軍，1363年北方紅巾軍最後在安豐之役中敗給降元后的張士誠，劉福通戰死，韓林兒南下投奔朱元璋，隨後被殺。
朱元璋統一江南後於1367年下令北伐，他派徐達、常遇春率明軍分別攻打山東與河南，並且封鎖潼關以防止關中元軍進援中原。明軍於1368年八月攻陷元大都，元惠宗北逃，史書稱此爲元朝結束之年。然而元廷仍在上都，往後史書稱之爲北元。而明廷認爲元惠宗順天明命，諡號爲元順帝。
北元時期
北元地圖1368年元廷退回蒙古草原，元惠宗退至上都，隔年又至應昌。他繼續使用“大元”國號，史稱北元。當時北方除了元惠宗據有漠南漠北，關中還有元將擴廓帖木兒駐守甘肅定西，此外元廷還領有東北地區與雲南地區。明太祖爲了佔領北方，採取兵分二路，各個擊破的方式，此即第一次北伐。元惠宗戰敗後於1370年在應昌去世，元昭宗即位後北逃至漠北和林。明將馮勝奪取了甘肅地區。然而元將擴廓帖木兒仍然在漠北多次與明將徐達等人作戰。明太祖曾多次寫信招降，但擴廓帖木兒從不理會，被朱元璋稱爲“當世奇男子”。1378年四月，元昭宗去世，繼位的元天元帝繼續和明朝對抗，屢次侵犯明境。
至於北元領有的東北地區與雲南地區方面：1371年，元朝遼陽行省平章劉益降明，明朝佔領遼寧南部。然而其餘東北地區仍由元朝太尉納哈出控制，納哈出屯兵二十萬於金山(今遼寧省昌圖金山堡以北遼河南岸一帶)，自持畜牧豐盛，與明軍對峙了十幾年，多次拒絕明朝的招撫。1387年馮勝、傅友德、藍玉等人發動第五次北伐，目標是攻佔納哈出的金山。經過多次戰爭，1387年10月，納哈出投降藍玉，明朝佔領東北地區。鎮守雲南的元朝樑王把匝剌瓦爾密，在元廷退回草原後仍然繼續忠效之。1371年明太祖派湯和等人領兵平定據有四川的明玉珍，並且勸降樑王未果。1381年12月，明軍攻入雲南，1382年樑王逃離昆明並自殺，隨後明軍攻克大理，明軍平定雲南地區。
明太祖爲了徹底掃除北元勢力，於1388年5月命藍玉率領明軍十五萬發動第六次北伐。明軍橫跨戈壁至捕魚兒海(今中蒙邊境之貝爾湖)擊潰元軍，俘虜八萬餘人，元天元帝和他的長子天保奴逃走，但是幼子地保奴被明軍擒住，至此北元國勢大衰。1388年元天元帝被阿里不哥後裔也速迭爾殺害，北元不再使用年號。1402年鬼力赤殺元帝坤帖木兒後後改國號爲韃靼，北元亡.
