经此一役，阿里不哥主力元气大伤，再无进攻能力，只剩下招架之功。
忽必烈虽然在军事上并未对阿里不哥斩尽杀绝，但他显然也汲取了去年冬天放虎归山的教训，转而在经济上发动了绞杀战。除了继续切断粮食供给，忽必烈严禁马匹向北流入阿里不哥控制区，不惜以高价应买尽买。
从历史的后见之明来看，忽必烈可能在等待阿里不哥集团的自我瓦解。
中统元年（1260年），阿里不哥以大汗的身份，力推察合台之孙阿鲁忽为察合台汗国新君。作为回报，阿鲁忽向喀拉和林输送了大量物资，极大缓解了阿里不哥政权自失去中原物资供给后出现的经济危机。但阿里不哥以恩主与上位者自居，对察合台汗国索求无度，几至敲骨吸髓，最终令羽翼丰满的阿鲁忽忍无可忍，与阿里不哥反目成仇，东向归附忽必烈。遭到背叛的阿里不哥怒不可遏，发兵征讨阿鲁忽。
阿里不哥对阿鲁忽恨不能食肉寝皮，在察合台汗国烧杀抢掠，甚至对俘虏也杀无赦。蒙古人在战争中虽一贯残暴，但那是对异族而言，阿里不哥的嗜杀破坏了蒙古人的集体想象，宗王为之心寒，叛离之心顿生。
中统四年（1263年）秋，蒙哥的两个儿子——三子玉龙答失与四子昔里吉，本是力挺阿里不哥的政治盟友，但他们也在绝望中倒戈相向，率部归降忽必烈。玉龙答失临行前，竟公然向阿里不哥索回蒙哥的一枚玉玺，无计可施的阿里不哥只得照办，可见大汗权威即使在政权内部也已名存实亡。
至此，众叛亲离的阿里不哥虽仍在苟延残喘，但在政治上已经死亡，所谓的蒙古大汗不过就是流窜于漠北的一股叛军势力。
中统五年（1264年）七月，阿里不哥在内外交困中，南下开平请降于忽必烈，蒙古两位大汗对峙的四年内战正式结束。
拉施特在《史集》中记录了兄弟俩会面的场景：
按照通例，在此场合下，罪人的肩上要披上大帐的门帘接见，他也就这样地披盖着去觐见（君主）。过了一个小时，他得到允准进去了……合罕注视了他一段时间，激起了他的家族荣誉感和兄弟之情。阿里不哥哭了起来，合罕的眼里也流下了泪。
他（忽必烈）擦去（眼泪），问道：“我亲爱的兄弟，在这场纷争中谁对了呢，是我们还是你们呢？”他（阿里不哥）回答道：“当时是我们，现在是你们。”
很显然，阿里不哥虽然接受了战败的现实，但仍在竭力维护自己当年称汗的合法性。
从蒙古的法统来看，阿里不哥这句话也没说错，在继汗位至兵败的五年时间里，“蒙古帝国上下几乎都将阿里不哥视作现任大汗”。有一种说法就是，阿里不哥才是继承蒙哥之位的第五任大汗，而忽必烈即使赢下了内战，也只能被称为第六任大汗。
这段对话的经典程度堪比吴亡后晋武帝司马炎与孙皓的那次舌战。司马炎在正殿召见孙皓时语带讥讽：“朕设此座以待卿久矣。”孙皓当即回击：“臣于南方，亦设此座以待陛下。”
对于敌手落败后的些许倔强，忽必烈与司马炎都适时展现出了胜者的宽容。
为了维系黄金家族的表面团结，忽必烈在征求了三大宗王（钦察汗国的别尔哥、伊利汗国的旭烈兀、察合台汗国的阿鲁忽）的意见之后，正式赦免了阿里不哥。
但忽必烈并不打算放过阿里不哥的党羽，一口气拘捕了一千余人。据《元史·安童传》，起初，忽必烈甚至有除恶务尽的意思，正当迟疑不决时，作为忽必烈的怯薛长（怯薛，蒙古语“番直宿卫”之意，蒙古和元朝的禁卫军），年仅十六岁的霸突鲁之子安童进言称：“这些人也是各为其主罢了，他们又哪里知道天命在陛下。何况陛下刚刚平定大乱，就因私怨大开杀戒，这样又怎能招降那些还未投降的人呢？”
忽必烈惊讶于安童的少年老成之语，最终宽恕了大多数人，只杀了阿里不哥的十名亲信将领。
不过，忽必烈的所谓宽容也是会过期的。两年后的至元三年（1266年），阿里不哥暴毙，有不少人认定，阿里不哥是被毒死的，而忽必烈至少是嫌疑者之一。
为庆祝大蒙古国重新统一，定于一尊，中统五年（1264年）八月十六日，也就是阿里不哥请降次月，忽必烈宣布改元，将中统五年改为至元元年，取自《易经》“至哉坤元”，以示否往泰来、鼎新革故之意。
阿里不哥南下开平时，这座城市不久前刚被升格为大蒙古国的新都城。
内战伊始，忽必烈就动了迁都的念头。从地理位置而言，位于漠北的喀拉和林更适合做一个草原帝国的都城，但并不契合忽必烈深耕汉地的政治现实；从经济上看，对阿里不哥的经济绞杀战，深刻暴露了喀拉和林极易被物资封锁，难以自给自足的脆弱性。
也因此，中统元年（1260年）十二月，忽必烈第一次占领喀拉和林后，未几即率众南返漠南，实质上就宣告了喀拉和林沦为废都。
自窝阔台于1235年正式定都喀拉和林以来，喀拉和林作为大蒙古国首都的历史共二十五年。
中统四年（1263年），内战大局已定，忽必烈于五月九日下令将开平府升为都城，定名上都。但上都在蒙古语中甚至没有专门的词，只有“上都”这个汉语词的音译。
之后的几年间，忽必烈在上都大兴土木，孔庙和城隍庙都一应俱全。最有排面的是，蒙古人将汴梁的熙春阁整体拆迁移建到上都，作为宫城大安阁的主体建筑。
从此，蒙古大汗在上都就不必住在帐篷中，更多时候可以居住在汉式宫殿内，这也是一种生活方式的汉化。
至元十二年（1275年），马可·波罗自称到过上都，甚至还造访过大安阁：
上都，现在在位大汗之所建也。内有一大理石宫殿，甚美，其房舍内皆涂金，绘种种鸟兽花木，工巧之极，技术之佳，见之足以娱人心目。
此宫有墙垣环之，广袤十六哩，内有泉渠川流草原甚多。亦见有种种野兽，惟无猛兽，是盖君主用以供给笼中海青、鹰隼之食者也。
上都因忽必烈而降生，因马可·波罗而闻名，因柯勒律治而不朽。1797年，这位湖畔派大诗人写下了英国浪漫主义诗歌巅峰之作《忽必烈汗》（），顺带创造了“xanadu”（上都）这个带有古典神秘色彩的英文译名（以下引文出自屠岸译本）：
忽必烈汗在上都曾经
下令造一座堂皇的安乐殿堂：
这地方有圣河亚佛流奔，
穿过深不可测的洞门，
直流入不见阳光的海洋。
有方圆十英里肥沃的土壤，
四周给围上楼塔和城墙：
那里有花园，蜿蜒的溪河在其间闪耀，
园里树枝上鲜花盛开，一片芬芳；
这里有森林，跟山峦同样古老，
围住了洒满阳光的一块块青青草场。