Hốt Tất Liệt có tên nguyên là Kubilai, sinh năm 1215, là người con thứ tư của Đà Lôi và chính thê Toa Lỗ Hòa Thiếp Ni, cháu nội của hoàng đế sáng lập đế quốc Mông Cổ Thành Cát Tư Hãn[9].

Hốt Tất Liệt từ nhỏ thông minh mẫn tiệp, rất được ông nội Thành Cát Tư Hãn yêu quý. Có một lần trên đường về nhà sau cuộc chinh phạt của Mông Cổ ở Khwarezmia, Thành Cát Tư Hãn đã thực hiện một nghi lễ trên hai cháu trai của ông là Mông Kha và Hốt Tất Liệt sau chuyến đi săn đầu tiên vào năm 1224 gần sông Ili. Ông khi ấy chín tuổi và cùng với người anh cả của mình đã giết một con thỏ và một con linh dương. Sau khi Thành Cát Tư Hãn bôi mỡ từ những con vật bị giết lên ngón tay giữa của Hốt Tất Liệt theo truyền thống của người Mông Cổ, anh ta nói "Những lời của cậu bé này rất khôn ngoan, hãy chú ý đến chúng - hãy chú ý chúng bằng tất cả những gì chúng ta có." Thành Cát Tư Hãn chết ba năm sau sự kiện này vào năm 1227, khi Hốt Tất Liệt lên 12. Cha của ông, Đà Lôi sẽ làm nhiếp chính trong hai năm cho đến khi người kế vị của Thành Cát Tư Hãn là chú thứ ba của Hốt Tất Liệt, Oa Khoát Đài, lên ngôi hoàng đế.

Sau khi Mông Cổ tiêu diệt nhà Kim, vào năm 1236, Oa Khoát Đài đã trao đất Hà Bắc (gắn liền với 80.000 dân) cho gia đình Đà Lôi, người đã chết vào năm 1232. Hốt Tất Liệt nhận được một gia sản của riêng mình, bao gồm 10.000 dân. Bởi vì còn thiếu kinh nghiệm, ông cho phép các quan chức địa phương tự do phục hồi. Tham nhũng giữa các quan lại và sự đánh thuế mạnh của ông đã khiến một số lượng lớn nông dân Trung Quốc bỏ trốn, dẫn đến giảm doanh thu thuế. Hốt Tất Liệt nhanh chóng thay đổi chính sách của mình ở Hà Bắc và ra lệnh cải cách. Toa Lỗ Hòa Thiếp Ni đã gửi các quan lại mới để giúp ông và luật thuế đã được sửa đổi. Nhờ những nỗ lực đó, nhiều người đã bỏ trốn trở về.

Yếu tố có ảnh hưởng đáng kể và rõ nét nhất tới cuộc sống của Hốt Tất Liệt trong thời kỳ trẻ tuổi của ông là sự nghiên cứu và ưa thích nền văn hóa Trung Hoa đương thời. Hốt Tất Liệt đã mời Haiyun, nhà sư Phật giáo hàng đầu ở Bắc Trung Quốc, đến căn cứ của mình ở Mông Cổ. Khi gặp Haiyun ở Karakorum năm 1242, ông hỏi nhà sư về triết lý của Phật giáo. Haiyun đặt tên cho con trai của Hốt Tất Liệt, sinh năm 1243, Chân Kim. Haiyun cũng giới thiệu ông về Đạo giáo trước đây, và tại thời điểm đó, nhà sư Phật giáo, Liu Bingzhong. Liu là một họa sĩ, nhà thư pháp, nhà thơ và nhà toán học, và anh trở thành cố vấn của Hốt Tất Liệt khi Haiyun trở lại ngôi đền của mình ở Bắc Kinh hiện đại. Hốt Tất Liệt đã sớm bổ sung học giả Sơn Tây Zhao Bi vào đoàn tùy tùng của mình. Ông cũng thuê những người có quốc tịch khác, vì rất muốn cân bằng lợi ích của các dân tộc sống trong đế quốc, giữa Mông Cổ và Turk.