蒙哥在位時，阿里不哥駐守于大蒙古國首都哈拉和林，素來反對忽必烈的漢化政策。1259年8月11日蒙哥去世。1260年初，忽必烈從蒙、宋前線匆匆北返抵達燕京。他在燕京附近駐扎了將近三個月。

蒙哥汗親征時留鎮(zhèn)漠北的阿里不哥，竭力誘使忽必烈回到草地，好逼迫他就范，再名正言順地登上大汗寶座。忽必烈則清楚地意識到，在阿里不哥鞭長莫及的情況下，自己在控制和調動進入漢地的蒙古軍及漢軍方面擁有莫大的優(yōu)勢與便利。因此他不肯輕易離開經營有年的中原而貿然北上。雙方間使臣往返，交涉不斷，矛盾日趨激化。1260年4月中，忽必烈拘禁阿里不哥派往燕京的心腹脫里赤，先發(fā)制人，在新筑成不久的開平城宣布即大汗位。

忽必烈在漠南搶先即位，完全打亂了阿里不哥的預謀。阿里不哥只得匆匆于1260年夏季，在駐夏據(jù)地阿勒泰山中，召集留守漠北份地的諸王宗戚，舉行大會，并在會上被擁立為大汗。出席大會的，有察合臺子哈刺旭烈的寡妻兀魯忽乃妃子、察合臺孫阿魯忽、窩闊臺孫爾赤（合丹子）、海都（合失子）、術赤孫忽里迷失和合刺察兒、蒙哥子阿速臺和玉龍答失、塔察兒子乃馬臺、別勒古臺之子等。

這樣就出現(xiàn)了兩大汗相抗衡的局面。站在阿里不哥一方的有影響的東道諸王似乎很少，但他從西道諸王那里獲得的支持，又要多于忽必烈。盡管當時正在經營西亞的皇弟旭烈兀和立國伏爾加河流域的拔都后玉別兒哥，態(tài)度都不無曖昧之處，然而替旭烈兀留守漠北份地的他的兒子藥木忽兒，最初是支持阿里不哥的。而別兒哥沖制的錢幣上刻有阿里不哥的名字，更表明欽察汗國在阿里不哥失敗前一直認為只有阿里不哥才真正代表了蒙古大汗的統(tǒng)系。

于是雙方遂展開激烈內戰(zhàn)，歷時四年之久。

1260年秋，阿里不哥兵分兩路，大舉南下。東路軍由旭烈兀子藥木忽兒、術赤后王合剌察兒統(tǒng)率，自和林逾漠南進。西路軍由阿蘭答兒統(tǒng)領，直指六盤山，意在接應從四川前線退屯該地的蒙哥攻宋主力，這支軍隊在蒙哥死后曾歸阿速臺節(jié)制，阿速臺投奔漠北后，一直控制在阿里不哥的大將渾都海和哈剌不華手里。阿里不哥的左路軍以宗王為帥，而且直接威脅漢地政治經濟中心燕京，因此忽必烈親自領軍逆之，而以移相哥、納鄰合丹（當為合赤溫孫）為其前部。移相哥軍擊潰藥木忽兒和合剌察兒，阿里不哥難以繼續(xù)立足和林，匆匆退到由他繼承的拖雷分地吉里吉思。忽必烈大概是循帖里干道，順利進至和林。其時約在當年初冬。當時和林城的殘破或許相當嚴重，所以到達不久，忽必烈便南至汪吉河（今翁金河）冬營地，以為短期休整。阿里不哥生恐忽必烈乘勝追擊，乃遣使假意求宥，并稱待馬力稍復，再赴闕謝罪。忽必烈深以漢地政局為念，遂留移相哥鎮(zhèn)漠北，自己冒嚴寒逾漠南返。

南指六盤山的西路軍雖為偏師，但它牽動川蜀關陜，使那里本已化險為夷的形勢又緊張起來。原來早在廉希憲受命宣撫京兆、四川時，屯兵觀望于六盤山的渾都海就企圖聯(lián)絡阿里不哥遣往關中的劉太平、霍魯懷及川蜀軍中親阿里不哥的將領發(fā)難。廉希憲當機立斷，捕殺劉太平、霍魯懷，以處于弱勢的秦鞏世侯汪家的軍隊拒阻渾都海，“但張聲勢，使不得東”。渾都海果然中計，“聞京兆有備，遂西渡河，趨甘州”，采取了“重裝北歸，以應和林”的下策。關陜之危竟得安然解脫�？墒钱敯⑻m答兒提兵與北歸途中的渾都海會師之后，這支軍隊重又折返東向，并派人約結隴蜀諸將，一時“人心危疑”，朝士至有捐棄兩川、退守興元之議。兩軍兵鋒初接，朝廷方面又先失利，遂愈使“河右大震”。這時候，忽必烈增派的諸王合丹（窩闊臺子）、哈必赤（合撒兒子）等率師與汪惟良、八春等“合兵復戰(zhàn)西涼，大敗之，俘斬略盡”。阿蘭答兒、渾都海被擒殺。關隴遂安。

中統(tǒng)二年二月，詔命燕京行省及各路宣撫使北上開平，會議軍國大政。三月末，燕京省官畢集開平。中統(tǒng)二年夏季，除檢核錢谷、充實省部、擢用輔弼外，朝廷還為中央和地方官府制定了若干具體的行政條款，行政中樞既經調整擴充，更明確地分為兩個班子，以史天澤、張文謙等人留中，王文統(tǒng)、廉希憲等行省事于燕。秋，又置大司農官，并置十道勸農使司，“為之使者，皆取于故國老人、君子長者，親行田里，諭以安輯，教之樹藝”。

潰敗遠遁的阿里不哥，歇息于吉利吉思；至1261年秋天，元氣稍有規(guī)復，又舉兵東來。他事先遣使向移相哥偽稱率眾來歸，使移相哥疏于防備，因而突襲成功。移相哥大軍潰散，和林城再次失守。十月，忽必烈率諸路漢軍與蒙古諸王所部再度北征。兩軍相遇于昔木土腦兒之西，阿里不哥先因所部外剌軍隊潰敗撤兵。待阿速臺率領的后繼部隊趕到，阿里不哥回軍再戰(zhàn)。其右翼被擊敗，左、中兩翼與忽必烈軍鏖戰(zhàn)至夜仍不分勝負。自是雙方引軍后退，相峙于大磧南緣。是年冬末，忽必烈?guī)熯�，“詔撤所在戍兵，放民間新簽軍”（《元史·世祖紀一》）。形勢似乎緩和下來。1262年，據(jù)守和林的阿里不哥因糧餉不繼，而由他派往察合臺兀魯思的阿魯忽又拒絕聽命，截留他征集的貨物，因此憤而移兵西討阿魯忽。阿里不哥自知一旦揮兵西指，和林終將不守，所以臨行指令和林城諸長老，許其舉城歸降忽必烈軍。阿里不哥西徙之后，忽必烈所部果然不戰(zhàn)而收復和林。

1262年冬，阿里不哥在擊敗阿魯忽后駐營于阿力麻里。他肆行殺掠，伊犁河流域為之殘破不堪。1264年春，阿力麻里大饑，軍心愈亦渙散。阿里不哥計出無奈，被迫向忽必烈輸誠。長達五年的汗位糾紛由此結束。

這次內戰(zhàn)導致了蒙古內部的巨大分裂。當時的蒙古各大汗國中，欽察汗國、察合臺汗國、窩闊臺汗國都支持阿里不哥，唯有伊爾汗國支持忽必烈。阿里不哥失敗后各大汗國紛紛獨立。蒙古雖打下了巨大的土地面積，卻沒有了統(tǒng)一的政權。這次紛爭，客觀上為蒙古軍事貴族中主張“祖述變通”以“補偏救弊”的一派把統(tǒng)治中心從磧北移至漠南，從而更加便利于他們采納漢法，加強對中原的統(tǒng)治，提供了一個適逢其時的契機。

阿里不哥兵敗后，被忽必烈幽禁。

1266年，阿里不哥逝世。（另一種說法是遭到忽必烈毒殺。）

父親：元睿宗拖雷

母親：顯懿莊圣皇后唆魯禾帖尼

大哥：元憲宗蒙哥

二哥：忽都虎

三哥：名不詳

四哥：元世祖忽必烈

五哥：名不詳

六哥：旭烈兀

八弟：撥綽

九弟：末哥

十弟：歲哥

十一弟：子雪別臺

長子：明理帖木兒

次子：藥木忽兒

三子：乃剌忽不花

四子：剌甘失甘

殺害北元天元帝的也速迭爾就是阿里不哥的后裔。

2012年電視劇《建元風云》（忽必烈傳奇）吳樾飾演阿里不哥.