Tháng 2 năm 1307, Nguyên Thành Tông băng hà, Thái tử cũng tạ thế nên ngôi vị bỏ trống. Hoàng hậu Bốc Lỗ Hãn (Bulugan) lâm triều giám sát, phong An Tây vương A Nan Đáp (Ananda) làm phụ chính, âm mưu phò trợ lên ngôi. Nhận được tin báo, Hải Sơn cấp tốc trở về Đại Đô, trong lúc đó, Ái Dục Lê Bạt Lực Bát Đạt, em trai Hải Sơn cùng Hữu thừa tướng Ha Lạt Ha Tôn (Harqasun) hợp mưu phát động chính biến, bắt giam cả Bốc Lỗ Hãn lẫn A Nan Đáp, ủng lập Hải Sơn lên ngôi, tức Nguyên Vũ Tông.

Sau khi lên ngôi, Hải Sơn truy phong cho cha mình, Đáp Lạt Ma Bát Lạt là Nguyên Thuận Tông; mẹ mình, Đáp Kỷ làm Hoàng thái hậu và phong Bát Đạt làm Hoàng thái đệ. Ông ra điều kiện là Bát Đạt phải chuyển quyền kế vị cho con trai mình sau khi qua đời. Sau đó, Vũ Tông lập tức xử tử Hoàng hậu Bốc Lỗ Hãn và A Nan Đáp[3].

Trong thời gian trị vì, Vũ Tông đã cho xây dựng nhiều ngôi chùa lớn ở Đại Đô và Thượng Đô. Dưới thời kỳ của ông, nhà Nguyên chinh phục được Sakhalin, buộc người Ainu chấp nhận quyền cai trị Đại Nguyên vào 1308[4] . Năm 1309, Vũ Tông tiếp tục liên minh với Hãn quốc Sát Hợp Đài, tiêu diệt Hãn quốc Oa Khoát Đài, phân chia hãn quốc làm 2.

Tuy nhiên, Vũ Tông khiến mọi người thất vọng khi để lộ bản chất dâm dật, xa xỉ, ưa tổ chức tiệc tùng phung phí, vô bổ. Đối với Vương tử và quý tộc Mông Cổ, Vũ Tông khen thưởng hậu hĩnh, phong chức và ban của cải của cho họ. Trên thực tế ông dùng chiến thuật lấy lòng để họ không làm loạn, nhằm củng cố địa vị và giúp thời gian trị vì của mình được yên ổn. Đặc biệt ông sùng tín Phật giáo Lạt Ma, vì thế lệnh cho Lạt ma Tây Tạng Chogdi Osor dịch kinh Phật linh thiêng sang tiếng Mông Cổ. Khi Lạt-ma phạm sai lầm, nếu không ảnh hưởng đến đất nước, ông luôn dung túng không trừng phạt. Ngoài ra ông ra luật bất cứ ai đánh một Lạt-ma sẽ bị cắt lưỡi. Luật này về sau bị Bát Đạt bãi bỏ vì trái với quy định trước giờ.