Hốt Tất Liệt có tên nguyên là taosida, sinh năm 1215, là người con thứ tư của Đà Lôi với chính thê Toa Lỗ Hòa Thiếp Ni_người bộ lạc Khắc Liệt theo Cảnh giáo (con thứ hai của bà này), và là cháu nội của khả hãn sáng lập đế quốc Mông Cổ Thành Cát Tư Hãn[10]. Theo lệnh của Thành Cát Tư Hãn, Toa Lỗ Hòa Thiếp Ni đã chọn một nhũ mẫu theo Phật giáo Tây Tạng để chăm nom Hốt Tất Liệt_ người sau này rất được ông kính trọng.

Sau chiến dịch thắng lợi ở Khwarezm, Thành Cát Tư Hãn đã trở về nhà và tổ chức một lễ ăn mừng với sự tham gia của hai cháu trai là Mông Kha và Hốt Tất Liệt sau chuyến đi săn đầu tiên vào năm 1224 gần sông Ili. Hốt Tất Liệt khi ấy 9 tuổi và cùng với người anh cả của mình đã giết một con thỏ và một con linh dương. Sau đó, 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, và nói rằng: "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." Ba năm sau sự kiện này (năm 1227), Thành Cát Tư Hãn băng hà, khi Hốt Tất Liệt lên 12. Cha ông, Đà Lôi trở thành nhiếp chính trong hai năm cho đến khi người kế vị của Thành Cát Tư Hãn là người bác thứ ba của Hốt Tất Liệt, Oa Khoát Đài, lên ngôi khả hãn[11].

Năm 1231, thân phụ Đà Lôi qua đời vì lâm trọng bệnh khi đang phò tá Oa Khoát Đài hãn trong chiến dịch chinh phục nhà Kim_một quốc gia của người Nữ Chân ở miền bắc Trung Quốc dần suy yếu kể từ khi bị Thành Cát Tư Hãn thôn tính một nửa lãnh thổ đúng vào năm Hốt Tất Liệt ra đời (1215). Sau khi tiêu diệt nhà Kim năm 1236, Oa Khoát Đài đã ban đất Hà Bắc (khoảng 80.000 nhân khẩu) cho gia tộc Đà Lôi cai quản. Theo đó, Hốt Tất Liệt nhận được một phần gia sản, bao gồm 10.000 dân.

Nhưng thay vì trực tiếp cai quản, ông đã giao việc cho các quan viên Mông Cổ tự do hành sự. Kết quả, nạn tham nhũng giữa các quan lại dẫn đến tô thuế tăng cao, khiến một số lượng lớn nông dân Trung Quốc rời bỏ ruộng đất để xuống phía Nam, làm cho doanh thu thuế giảm mạnh. Hốt Tất Liệt nhanh chóng nhận sửa sai bằng cách bãi nhiệm các quan viên Mông Cổ, thay bằng những quan viên có tài, kể cả người Hán. Nhờ những nỗ lực đó, đến cuối những năm 1240, hầu hết nông dân Hà Bắc bỏ ruộng trước đây đã trở về quê hương làm ăn[12].

Hốt Tất Liệt có đam mê nghiên cứu và ưa thích nền văn hóa của các dân tộc khác, đặc biệt là Trung Hoa đương thời. Khoảng đầu những năm 1240, ông đã tập hợp dưới trướng nhiều quan viên gốc Đột Quyết, người Kito giáo, tướng lĩnh Mông Cổ, người Hồi giáo Trung Á và cả những nhà Nho, nhà sư Trung Quốc, nhằm hướng đến sự cân bằng lợi ích của các dân tộc sống trong đế quốc. Hốt Tất Liệt đã mời hòa thượng Hải Vân (Haiyun)_ một nhà sư Phật giáo hàng đầu ở miền bắc Trung Quốc, đến đại bản doanh của ông ở Mông Cổ, và họ sau đó trở thành bạn tâm giao. Khi gặp Hải Vân thiền sư ở Karakorum năm 1242, ông tham vấn nhà sư về triết lý của Phật giáo. Hải Vân thiền sư cũng đặt tên cho con trai của Hốt Tất Liệt, Chân Kim (sinh năm 1243). Ngoài ra, vị thiền sư này cũng giảng dạy cho Hốt Tất Liệt về Đạo giáo cùng Liu Bingzhong_một nhà sư Phật giáo kiêm họa sĩ, nhà thư pháp, nhà thơ và nhà toán học, khiến Liu trở thành cố vấn của Hốt Tất Liệt khi Hải Vân thiền sư trở lại ở Trung Đô. Hốt Tất Liệt cũng bổ sung học giả người Sơn Tây Zhao Bi vào đoàn tùy tùng của mình.