漠北地區是蒙古帝國的發祥地，是蒙古帝國的龍興之所。從窩闊臺汗以來就是蒙古國的政治經濟文化中心。隨著統治地區的不斷擴大，尤其是忽必烈十來年的經營，漠南漢地的政治經濟文化地位在不斷上升。
漠北
由於阿里不哥佔據漠北和林，忽必烈被迫在開平稱汗，但沒有漠北地區和中道諸王的支援，不僅是不合法的，而且很難長久統治下去。因此，戰勝阿里不哥，爭取漠北諸王及其部民，就成為忽必烈鞏固其統治地位的當務之急。
自從阿里不哥稱汗以來，忽必烈藉助漠南地區人力物力的支援，採取了一系列應急措施：中統元年（1260）五月，“以阿里不哥反，詔赦天下”。
同時，詔立十路宣慰司，以加強對漠南地區的控制。同月又“詔平陽、京兆兩路宣撫司籤兵七千人，於延安等處守隘，以萬戶鄭鼎、昔剌忙古帶領之，貧不能應役者，官為資給”。
徵諸路兵3萬駐紮燕京附近，命諸路買馬1萬餘匹供應上都開平。六月詔燕京、西京、北京三路宣撫司運米10萬石，運往開平及撫州、沙井等地以備軍需。同月，命令東平路萬戶嚴忠濟等發精兵15000人開赴開平；不久，又詔十路宣撫司造戰襖、裘衣、帽子，各以萬計，運往開平。七月，命令燕京、北京、西京、真定、平陽、大名、東平、益都等路宣撫司，製造羊裘、皮襖、靴子等，皆以萬計，運往開平。
那年七月，忽必烈決定親征阿里不哥，將戰略的重點放在和林。兀良合臺、塔察兒等蒙古名將、東道諸王均率部參戰，併成為此次戰爭的主力。不久，又命亳州張柔、歸德邸浹、睢州王文幹、水軍解誠和張榮寶、東平嚴忠嗣、濟南張宏等漢軍七萬戶，率領部眾隨徵阿里不哥。此時忽必烈用於進攻漠北和防守幽燕的軍隊，估計有十五萬左右。
蒙古軍隊
蒙古帝國的首都哈刺和林的飲食，通常是用大車從漢地運來的。忽必烈合罕封鎖了運輸，那裡便開始了大饑荒，物價飛漲。漠北的物資供應是由漠南漢地提供的，蒙古草原上人口膨脹得太快，僅僅依靠草原的畜牧業已經無法生存下去了，儘管官府鼓勵外來百姓去和林周邊耕種土地，但事實證明那裡不適合農業生產，如果不能從漢地源源不斷地運來糧食等日常生活用品，和林就要面臨饑荒的威脅。
在此南北爭戰之際，忽必烈不得不下令切斷對漠北的物資供給。再加上1250—1270年間，蒙古草原遭受了低溫災害天氣，使蒙古這種生態脆弱的地區出現牲畜大減的局面，於是蒙古地區便發生了大饑荒，物價飛漲，無法支援一場持久的戰爭。
為了擺脫困境，阿里不哥說：“最好是讓早就擔任宮廷職務、通曉各種事情、法度、規矩的察合臺的兒子拜答兒的兒子阿魯忽去掌管自己祖父的首邑和他的兀魯思，以便把武器和糧食送來援助我們，並守衛質渾河邊境，使旭烈兀的軍隊和別兒哥的軍隊不能從那方面前來援助忽必烈。”
阿魯忽本來沒有繼位的資格，阿里不哥的這一決定對他來說自然是求之不得的。因此，“阿魯忽像離弦的箭般地飛走了，他著手安排自己的事。當他到達可失合耳邊境時，他已聚集了大約十五萬騎勇士。他開始作亂，進行對抗”。
察合臺世系表
這時，驚魂未定的阿里不哥，帶著瘦弱飢餓的軍隊駐紮在謙謙州邊境（烏斯）河附近，由於害怕忽必烈合罕前來攻打他，他派遣急使去請求寬恕”，實際上是派使者向忽必烈假投降，說：“我們這些弟弟們有罪，他們是出於無知而犯罪的，你是我的兄長，可以對此加以審判，無論你吩咐我到什麼地方去，我都會去，決不違背兄長的命令，我養壯了牲畜就來見你，別兒哥、旭烈兀和阿魯忽也將前來，我正在等待他們的到來。”
當使者向忽必烈傳達了這些話後，忽必烈低聲細語地說：“浪子們現在回頭了，清醒過來、聰明起來、回心轉意了，他們承認自己的過錯了。”又說：“旭烈兀、別兒哥和阿魯忽到那裡時，讓他們立即派急使來，他們的急使一到，我們就可以確定一下應當在何處聚會，首先應當讓他們守信用，如果你們在他們到達之前就來，那更好。”
忽必烈
忽必烈要求使者把這些話帶給阿里不哥，自己則在今蒙古國翁金河一帶度過冬天后，返回了開平。留下十萬大軍讓宗王也松格率領駐紮和林，“等阿里不哥到達時，同他一起前來”。
這時，旭烈兀和阿魯忽都傾向於忽必烈汗方面，兩人不斷互相派遣急使。旭烈兀甚至“向阿里不哥派去急使，責備他併力圖制止他的稱汗之舉，他向忽必烈汗也派去了急使。
同樣，阿魯忽也向忽必烈派去了急使，當他得知海都和忽禿忽在阿里不哥方面後，便數次攻打他們，把他們趕走”。而欽察汗國的可汗別兒哥則“向忽必烈和阿里不哥雙方都派去使者，勸他們和解”。
四大汗國
以上記載反映了當時的四大汗國對忽必烈、阿里不哥之爭的態度：其中伊兒汗國的可汗旭烈兀、察合臺汗國的可汗阿魯忽明顯傾向於忽必烈方面。欽察汗國的可汗別兒哥則不願直接介入雙方的矛盾，只是向雙方都派去使者，勸他們和解。
只有被分為六個王國的窩闊臺后王中的海都和忽禿忽站在阿里不哥一邊。為了爭取這幾大汗國的支援，忽必烈採取了一系列重大措施：一是直接派人告知旭烈兀和阿魯忽：將波斯地區正式封給旭烈兀作為他的汗國，將阿姆河到西遼的大部分國土封給阿魯忽作為察合臺汗國的領土，爭取他們對自己的支援，並且明確表示不會對其汗國的內政進行干涉，保持他們汗國的獨立性，忽必烈的這一旨意，應該看做是允許各個汗國獨立發展的開端。
二是千方百計地對諸王貴族進行賞賜。蒙古國的賞賜政策由來已久，尤其是新的大汗即位之初，往往要傾國庫所有賞賜支援自己的諸王貴族。
忽必烈即位時，和林的國庫在阿里不哥的掌控之下，他自己所能掌握的只有開平府和燕京萬億庫的財富，根本不足以賞賜諸王功臣。為此他重用王文統和阿合馬等人，實行紙幣制度和財政、稅收政策的改革，在不太長的時間內積累了大量財富，這才為忽必烈進行長期的戰爭和賞賜諸王功臣創造了條件。於是忽必烈頒佈了一個賞賜諸王貴族的名單，將大批銀兩、財物賞給了宗王、后妃和立有軍功的大將、重臣，其中包括一直支援自己的塔察兒、木哥、也松格、拔綽以及合丹等宗王，也包括旭烈兀、別兒哥、阿魯忽等幾大汗國的可汗，甚至連反對自己的海都，忽必烈也按汗國可汗的標準給予了大量賞賜，這一做法大得人心，對於瓦解阿里不哥的聯盟起到了重大作用。
阿里不哥
但是，已經走投無路的阿里不哥並不打算放棄爭奪汗位的鬥爭，他一方面假意和談，麻痺忽必烈，另一方面又努力征集財賦和兵馬，積極擴軍備戰。
在第二年（1261）秋天，等馬匹餵養肥壯之後，他便背棄承諾，再次派兵攻打忽必烈。但這次進攻卻不是堂堂正正，而是偷偷摸摸，當他的軍隊接近駐紮在邊境上的忽必烈的軍隊時，他派出急使說：“我是來投降的。”從而麻痺了守衛和林的也松格，然後發動突然襲擊，將也松格的軍隊打敗，重新佔領了和林，然後穿越草原，直趨忽必烈的首都開平。
忽必烈急忙調集塔察兒的軍隊和漢地7萬戶張柔、王文幹、張榮實、嚴忠嗣和張宏等人的部隊隨駕征伐阿里不哥。那年11月，雙方軍隊在昔木土腦兒決戰。在這次戰役中，宗王合丹等人帶領軍隊斬殺阿里不哥的將領合丹火兒赤及其士兵3000多人，塔察兒和合必赤分別率軍奮勇殺敵，大敗敵軍，並且追擊了50多里，阿里不哥的隊伍血流成河。阿里不哥大敗，向北逃竄，忽必烈說道：“不要去追他們，他們都是些不懂事的孩子，應當使他們明白過來，後悔自己的行為。”
10天后，阿里不哥和阿速臺聽說忽必烈的軍隊已經退回去了，再次商議回師對忽必烈開戰，忽必烈擊潰了阿里不哥的右翼，而他的左翼則一直抵抗到黑夜。夜裡，雙方都帶著軍隊回到各自的營地，損失都很大。冬天，雙方各自返回本土，並且在那裡度過了春天與夏天。這就是漠北的兄弟戰爭，之後可是講一下忽必烈和阿里不哥在中原的戰爭。