阿里不哥的军事才能在蒙古王公贵族中还是排名比较靠前的，但是想和百战成功的忽必烈对抗，还是差得远。当阿里不哥的军队彻底断绝了后方补给，以小麦代替大麦饲马时，老百姓们就只能以牛马的饲料为食了。一时间饿殍遍野，连当地向来养尊处优的长老也大多因为饥饿而死。绝望的民众只能向上天祷告，不知道是否是真神显灵，一天阿里不哥正在开会，突然来了一阵狂风，将由数千颗钉子固定的朝会大帐掀翻了，与会者无不带伤。原本就绝望的情绪再加上这样的不祥之兆，使得阿里不哥的大军顿时溃散。悍将药木忽儿全然不顾“轻伤不下火线”的原则，装病跑回父亲旭烈兀身边去了。而蒙哥之子玉龙答失以在自己的封地征兵为名，向阿里不哥要回了父亲的印章，随后就盖在了向忽必烈投降的协议之上。

阿里不哥的衰弱首先招来的不是忽必烈的打击，而是长期被他追杀的阿鲁忽的反击。无奈之下阿里不哥只能踏上了向哥哥忽必烈投降的东归之路，忽必烈预先在边境地区准备好粮食，先让长期挨饿的弟弟好好吃上一顿。而此后的兄弟相见也颇有戏剧性。据说忽必烈见到阿里不哥，首先是许久的沉默，随后就是哭，阿里不哥也跟着哭。忽必烈这个时候问自己的弟弟：“你说说，按道理我们兄弟二人谁应该继承汗位啊？”阿里不哥很老实地回答道：“以前是我，现在是你。”

表面上忽必烈和阿里不哥两兄弟似乎只是“相逢一哭”便“泯结恩仇”，但事实上，作为一个帝国统治者，在接受自己弟弟和侄子们的投降之后，忽必烈还是对其主要部下进行了血腥的清洗。据说在忽必烈考虑如何追究阿里不哥的叛国罪行上，阿里不哥不愿牵连自己的部将，表示所有罪名自己一力承担，而以秃满为首的阿里不哥系将领却纷纷表示：“是我等之谋。请勿罪阿里不哥，而置我等于刑。”在这样“君臣争死”的情况之下，最终阿里不哥还是跟哥哥忽必烈坦白说：“蒙哥去世之后，孛鲁合和阿兰答儿的确劝过我，在你和旭烈兀都领兵在外的情况下，我理应出来主持大局。”阿里不哥的选择的确没有错，唯一错的是他没有能够有效利用忽必烈滞留在蒙宋战场之上的有限时间抢占先机，最终导致了在这场皇位角逐中，只能以一个失败者的身份黯然退场。最后，他和阿速台虽然保住了首级，但是他们的部下孛鲁合、秃满、脱忽思等人却被悉数处死。

忽必烈是一个汉化程度很高的蒙古君主，因此他根据自己当年在“潜邸”时期的特殊经历，很早便开始对自己的继承人真金灌输儒学思想，甚至指定自己的重要幕僚姚枢做儿子的启蒙老师。忽必烈的这一安排颇有问题，作为著名学者，姚枢对儒家思想的理解本身就存在一定的偏颇，他所推崇的“程朱理学”在南宋时代已经被证明过于刻板和迂腐。真金在童年时代就被姚枢每天以“三纲五常”，熏陶德行，性格上不免失之耿直。可惜作为父亲的忽必烈并没有注意到这一点。在姚枢随自己远征大理期间，他又找来了另一位儒学大师窦默作为代课老师。忽必烈对于姚枢和窦默一向敬重，他曾对自己的近侍说过：“如窦汉卿（即窦默）之心，姚公茂（即姚枢）之才，合而为一，斯可谓全人矣！”