5月5日，忽必烈在燕京发布称帝的即位诏书《皇帝登宝位诏》，改变之前的各种习俗，自称为“朕”，尊兄长蒙哥为“先皇”，上庙号“宪宗”。6月29日，忽必烈又发布《中统建元诏》，正式建年号“中统”，这也是蒙古系诸国第一个年号。自此，王朝基本的架构，开始搭建了起来。
然而，相当多的蒙古贵族对此不满，并在哈拉和林拥立阿里不哥为汗，厉兵秣马，准备南下。而且，原本的大汗亲军怯薛军，选择了北上和林，支持阿里不哥。为了应对这种不利局面，忽必烈依托河北汉人世侯扩军。第一批亲军有三万多人，号称“武卫军”，由忽必烈亲自率领，是他们一方的核心战斗力。
武卫军在忽必烈的指挥下，参与昔木土脑儿决战，击溃了阿里不哥主力。之后，忽必烈又组织远征军，北上攻克和林，其中的骨干就是一万武卫军。1264年，内战获胜的忽必烈发布《至元改元诏》，正式定“大元”为国号，改年号为“至元”。武卫军也随之正规化，确立了左、中、右三卫的编制。
至元十六年（1279年），忽必烈继续扩编三卫汉军，增加前后两卫，每卫规模都超过万人，设立都指挥使、副都指挥使等职务，进行管理。
早期，五卫汉军主要承担扈从皇帝行幸、宫禁宿卫等职责。元朝和蒙古人的战争逐渐消停之后，其职能逐步扩展。除了守卫大都、保护帝国核心的本职工作，还开始执行屯田、工役造作等任务。他们在京畿地区拥有专属屯田区，还参与大都城墙修筑、河道疏浚等工程。
到了元朝后期，朝廷虽然表面上打击老牌汉世侯，不再重视河北人为核心的传统汉军部队，但中央汉军的主力地位却没有被取代，反而继续扩编，增加了武卫、左卫率府、右卫率府三卫，也就是最后的“八卫汉军”。
元末时期，八卫汉军依然是朝廷能动用的经制兵主力。元顺帝至正年间，黄河又发生水患，大臣贾鲁坚持上书，说一定要治理黄河。在丞相脱脱的支持下，贾鲁亲自前往水灾地区，往来行程数千里，考察各地情况，最后制定了施工方略。
除了当地征召的民夫，元廷也派遣八卫汉
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