蒙古汗国经略吐蕃是从阔端开始的。从《萨迦班智达致藩人书》中可以看出，阔端已着手治理西藏了，“由于‘括户’或者户口调查和达鲁花赤的派遣，都可以证明蒙古式的民政和兵源供给制度，都已在土番建立起来”。然而，其对西藏进行有效管理和治理，则是到了蒙哥汗与忽必烈汗时期。
一、蒙古统治者对藏传佛教的利用
自1247年阔端皇子与萨迦派教主凉州会谈，达成吐蕃归附蒙古汗国的协议以后，在西藏佛教诸派中，萨迦派备受蒙古大汗青睐，声誉日隆，权势极重，尤其是在萨班之侄八思巴1253年被忽必烈接见后，关系更为密切。1260年忽必烈践祚之初，八思巴被“尊为国师，授以玉印”，又领以掌天下释教僧徒的总制院，在朝廷设专座于一隅。随后，又于1270年“升号帝师大宝法王，更赐玉印”，萨迦派从此权重一时，集西藏政教大权于一身，奠定了萨迦派在西藏长达近百年的统治地位。终元一代，萨迦派法王共有13人被元朝政府封为帝师，为元朝皇室灌顶受戒，讲经示法。元朝政府对萨迦派优待备至，崇尚西藏佛教蔚为风气，以至“到了元英宗、泰定帝后，几乎到了举朝痴狂的地步”。
此外，元朝政府为了更有效地笼络萨迦派，还采取了政治联姻和赐封王爵的措施。据载，终元一代，萨迦系统中有多人曾尚元朝公主，且其中三人被封为白兰王。这三人是：八思巴的同母弟恰那多吉、萨迦昆氏家族的苗裔琐南藏卜、贡嘎勒贝迥乃坚赞贝桑布。关于恰那多吉受封白兰王的事，《汉藏史集》说恰那多吉至凉州后，“阔端王令其着蒙古装，娶公主墨卡顿。朝见薛婵皇帝后，受封白兰王，赐金印及左右同知衙署，封于全番之上。全番及萨迦之中，他是最早受封王爵者”。琐南藏卜白兰王的分封情况则较为复杂，《元史·英宗纪》中记载，至治元年十二月己未，“封琐南藏卜为白兰王，赐金印”。在《元史·泰定纪》中记载：“泰定三年五月乙卯，以帝师兄琐南藏卜领西番三道宣慰司事，尚公主，赐王爵。”这里的王爵即指白兰王，因为《元史·释老传》中重复记载，琐南藏卜于泰定间尚公主，封白兰王。前后记载较有抵牾，好在《元史·诸王表》中记载：“白兰王，琐南藏卜，至治元年封，后出家，泰定四年还俗，复封。”
可见，琐南藏卜曾两次受封白兰王，一次是在英宗朝，一次是在泰定帝朝。但是，《萨迦世系史》对此记载却不尽相同，“王索南桑波（及琐南藏卜）年轻时去汉地，皇帝育八达封他为白兰王，并将公主布达干嫁给他”。这里的皇帝育八达即元仁宗爱育黎拔力八达，这与《元史》中的记载不相符合。揆诸情理，《元史》的记载较为可信。《萨迦世系史》所说的琐南藏卜受封白兰王当是指其第一次受封，其时正是元英宗至治元年，仁宗已不在位，《萨迦世系史》说他也被封为白兰王，娶皇帝的妹妹为妻，管领藏族三区。但未提及这位皇帝是谁。同书还说其子扎巴坚赞也被封为白兰王，是否也尚公主，书中没有记载。
然而，元朝统治者“从来就不把宗教和政治堪称两个互不相关、彼此孤立的东西”。他们之所以如此推崇佛教，除了因其植耕于西土便于接受外，其用意不外乎利用宗教顺利而有效地统治吐蕃。《元史·释老传》明确指出：“元起朔方，固已崇尚释教。及得西域，世祖以其地广而险远，民狅而好斗，思有以因其俗而柔其人，乃郡县土番之地，设官分职，而领之于帝师。”对此，邓锐龄先生分析说：元廷不惜一切推崇佛教，无非是仿效吐蕃古代赞普优遇佛僧的方式，使吐蕃僧俗众人视其如赞普一样的最高的共同主人，从而达到“天下统一”的目的。但是，无论佛教僧侣地位如何显崇，他们与元廷之间仍然是中央与地方的隶属关系。
既然元朝统治者尊崇佛教的用意如此明白，那些聪慧明达的僧侣又何尝不心领神会呢？始于凉州会谈的萨班，继之以为元室传道布法，举荐制番官吏的萨迦派历代帝师，无不唯元帝之命是从，从而极大地便利了元廷对吐蕃的统治，促进了祖国的统一。可以说，蒙古大汗无论在西藏招降平叛、括户征赋、设官驻军等，都离不开西藏佛教僧侣的默契合作。
二、行政体制的建立
元代，蒙古统治者在西藏建立了一套行之有效的行政机构。由于西藏完全归元朝管辖之前处于一个政权割据、教派林立、互不统摄的局面，因此，西藏诸派归顺元廷就有一个先后顺序，存在一个过程。如最早归顺蒙古汗国的有纳里速，后有今青海东部贵德等地的藏族地区。
最早建于西藏的行政机构当是乌斯藏万户府。
《新红史》载：“为了易于传达诏令和征集差税又进行了户口调查，并设立了十三万户。”这次户口调查指1268年的括户。又《正法源流》载：“八思巴年三十四岁的时候为戊辰年（1268），萨斯迦本禅释迦桑泼任命了十三个万户长。”据此可知，乌斯藏十三万户的建立时间不出1268年。
他们分别是：拉堆绛、拉堆洛、萨迦、香、曲弥、夏鲁，此六处为藏地区万户，雅桑、帕竹、达垅、蔡巴、止贡、嘉玛，此六处为卫地区万户，在卫藏之间有一个万户是羊卓。但是，“乌思藏十三万户并不是在一朝一夕之间一蹴而就的……乌思藏十三万户是随着蒙古对乌思藏地区统治的逐步稳定和巩固而渐次建立起来的”。1268年不过是通过括户征税最终确定了十三万户而已。
乌思藏十三万户的建立经过了两个大的阶段。
第一个阶段是蒙古汗经略西藏时期。蒙哥汗于1251年即汗位，就命大将和理率兵入藏，征服了乌思藏地区。按蒙古人分封征服地给可汗宗王的惯例，乌思藏地区就在1252年的括户后进行了分封。“蒙哥汗以必里公派，薛婵皇帝以搽里八派，旭烈兀以柏木古鲁派作为福田。整个番地有蒙古诸王为各教派之主并占有领地。”
分封之后必然要建立一套行之有效的管理秩序。然而，当时蒙古人的战略任务是攻打南宋，征服吐蕃只是为了完成对南宋迂回大包围战略的必要步骤，故在此时，蒙哥汗在地方势力割据的乌思藏地区，诏封当地实力派首领为万户长作为元廷任命的行政长官，建立万户府，替元廷管理乌思藏。
因为蒙哥汗经略乌思藏的中心在乌思，所以前藏诸万户基本上建立于这一阶段。
乌思藏万户建立的第二个阶段是在忽必烈时期。忽必烈继蒙哥汗经略西藏时，承袭了蒙哥汗诏封万户的方法，诏封了后藏一些万户。如后藏的夏鲁万户，《汉藏史籍》记载了其建立的经过，“上师达玛巴拉合吉塔到朝廷后觐见蒙古完泽笃皇帝（忽必烈薛禅皇帝）时，向皇帝奏请说：‘在吐蕃乌思藏，有我的舅舅夏鲁万户家，请下诏褒封。’皇帝说：‘既是上师的舅舅，也就与我的舅舅一般。应当特别照应。’赐给夏鲁家世代掌管万户的诏书”。后藏的另一个万户拉堆绛也是在这一阶段建立。总之，至1268年括户时乌思藏十三万户俱已建立。然而，十三万户并不是严格的齐民编户，1268年括户时，各万户有户或数千或数百，参差不齐，无一足万户者，实际上，它们是蒙古统治者设在乌思藏的行政机构。“在西藏建万户是蒙古人的创举，它是蒙古统治者针对当时乌思藏分裂、割据的客观形势，因地制宜地采用的一项颇为策略的政治措施。”
元朝政府设在全国藏族地区的最高行政机构是吐蕃等处宣慰使司都元帅府（又称朵思麻宣慰司）、吐蕃等路宣慰使司都元帅府（又称朵甘思宣慰司）、乌思藏纳里速古鲁孙等三路宣慰使司都元帅府（又称乌思藏宣慰司）长官宣慰使，由皇帝直接任命或由帝师推举。三个宣慰司的设职与辖区分别是：
1．朵思麻宣慰司。设宣慰使五员，治所在河州。辖区今青海、甘肃两省的藏区和四川阿坝、甘孜两个藏族自治北部的一些地方。当时作为章吉驸马分地的西宁州（今青海西宁一带）不包括在内，它隶属甘肃行省。
2．朵甘思宣慰司。设宣慰使四员。辖今四川省阿坝、甘孜两个藏族自治州的大部分地区和西藏昌都地区的一部分。
在朵思麻宣慰司与朵甘思宣慰司的辖区内，邻近内地的一些地方设流官，分别由陕西、四川两个行省任免。在藏族聚居区除设有宣慰使外，还设有安抚使、招讨使、万户、千户等官职，负责当地军政事务。
3．乌思藏宣慰司。设宣慰使五员。辖卫、藏及阿里地区。除宣慰使一职外，还设有乌思藏管蒙古军都元帅二员，纳里速古鲁孙元帅二员。十三万户就隶属于乌思藏宣慰司。
在乌思藏宣慰使建立以前，蒙古统治者曾在此地建立过一个军民统摄的临时性机构——乌思藏纳里速古鲁孙等三路军民万户府，它是乌思藏宣慰司的前身，其职能大致与后者相同，最先统领十三万户的便是这个机构。
乌思藏首席宣慰使常由萨迦本钦兼任。“本钦这一名号，是吐蕃人对喇嘛（即上师，指帝师和萨迦教主）的近侍所起的尊号。”
所以，本钦通常是帝师的弟子或亲信。由于帝师常常是受元廷分封的领地和属民的领主，他就有必要也有权力请求元廷任命他所推荐的亲信近侍作为本钦为其管理领地和属民。所以说，“本钦这一官职是帝师以受封的领主的身份任命的管理其投下的官员，它的地位相当于帝师的份地的总管”。先后共24人担任萨迦本钦，加上三次重任，共27任萨迦本钦。第一任本钦释迦桑布在“上师八思巴时，依薛禅皇帝的圣旨，赐给他三路军民万户的名号和印章，任命他为乌思藏的本钦”。
自第五任本钦绛曲仁钦以来，萨迦本钦常有兼任宣慰使一职者。这样，一方面，萨迦本钦作为帝师领地上的总管要为萨迦派的利益效劳，有权管理帝师的份地，兴建寺院，修造佛像，另一方面，他又兼任乌思藏首席宣慰使，有权节制乌思藏十三万户，负责军师、司法、驿站、户口清查等行政事务，还要处理地方上各种纠纷。总之，由萨迦本钦兼任的乌思藏宣慰使成了乌思藏的最高行政长官。
此外，除了以上设在藏族地区的各宣慰司外，根据元朝“郡县土番之地”的原则，在“邻近内地的藏族地区则依内地行政区划，置路、府、州县”。
元朝管理西藏的中央机构是宣政院。宣政院初名总制院，建立于至元元年（1264年），至元二十五年（1288年），经尚书右丞相桑哥提议，“总制院所统西番诸宣慰司，军民财谷，事体甚重，宜有以崇异之，奏改为宣政院，秩从一品，用三台银印”。提高级别，位等中书省、枢密院、御史台。桑哥以尚书右丞相兼宣政院使，院使初署二人，后增至十人。
宣政院有权节制吐蕃境内的各宣慰司、安抚司、招讨司等。其执掌是：“掌释教僧徒及吐蕃之境而隶治之。遇吐蕃有事，则分院往镇，亦别有印。如大征伐，则会枢府议。”
不仅掌管天下释教，而且还掌管吐蕃军政事务。对其职掌，元人朱德润说：“国家混一区宇，而西域之地尤广，其土风悍劲，民俗尚武，法制有不能禁者。惟事佛为谨，且依其教焉。以故自河以西直抵土番西天竺诸国邑，其军旅、选格、行赏、金谷之司，悉隶宣政院属，所以控制边陲屏翰畿甸也。”
对于宣政院人选，《元史·百官志》规定：“其用人则自为选，其为选则军民通摄，僧俗并用”，而且第二院使一定用僧人，此人须由帝师辟举。宣政院下辖藏族地区各级行政机关，其长官也同样僧俗并用。元朝政府之所以在宣政院的人选上采取僧俗并用，“更深刻的意义在于适应当时藏族地区的现实，使僧侣与地方豪强并列要职，互相牵掣，以便控制”。
至于宣政院“领以帝师”，这不过是一种荣衔而已，实际掌管宣政院实职的是院使。帝师的主要职责还是以宗教为务，为大汗、皇后、公主等传授法戒，举行灌顶，广修佛事，统天下僧尼，至于世俗事务则由其近侍本钦负责，帝师本人反不便置喙。所以《青史》称：“喇嘛管理喇嘛事务，被任命的历届本钦管理世俗事务。”
总之，由宣政院、宣慰司、万户府、本钦组成的一整套完备的行政系统，构成了元朝政府治理西藏的主干。
三、宗王出镇和政府驻军
虽然西藏处在以帝师为首的宗教系统和宣政院为中心的行政系统的有效管辖之下，但是，元廷始终没有忽视军事威慑的特殊作用。
宗王出镇是元廷派皇室宗王“将兵镇边徼襟喉之地”的重要军事措施，其目的在于控御边徼，藩屏朝廷。元朝的宗王出镇之制是蒙古汗国时期诸王分封制度因革变迁的结果，受封诸王在其领地内有相当大的自主权，俨如独立王国。元朝定鼎后，分封制度显然与中央集权相左，故忽必烈采取一系列措施削夺宗王投下的专权，又采纳汉族臣僚郝经、刘好礼等人的建议，相继封诸皇子为王出镇边徼之地，令其掌一方军务。
元朝出镇西藏的宗王是西平王及其后嗣镇西武靖王一系。首任西平王是忽必烈第七子奥鲁赤，于至元六年（1269年）受封，“以朵哥思麻地之算木多城为镇西府”。
算木多城即今青海互助县松木多乡。奥鲁赤的儿子八的麻的加袭父职为西平王，八的麻的加之子贡哥班于元惠宗至元三年（1337年）封为西平王，奥鲁赤的另一个儿子铁木儿不花于大得元年（1279年）封镇西武靖王。铁木儿不花之子搠思班袭父职为镇西武靖王，思班之子党兀班被西番所杀，另一子卜纳剌袭父职为镇西武靖王，奥鲁赤一系对西藏的镇守直到明初镇西武靖王卜纳剌以吐蕃之地向明纳款投降为止。关于他们镇守西藏的事迹，《汉藏史籍》记载“薛禅皇帝之次妃所生之子奥鲁赤，受命管辖西土之事，驻于汉藏交界处。亦曾前来乌思藏，多次镇压反叛。奥鲁赤之子铁木儿不花也服侍萨迦大寺，做了许多利益教法的事……铁木儿不花的次妃所生之子搠思班受封为（镇西武）靖王，前来乌思藏，在江孜的山脚下击溃蒙古的军队，并将止贡派的‘关巴’处以死刑，搠思班之后裔为武靖王班玛塔以及在河州的安西王等”。需要指出的是，这段史料中所言“在江孜的山脚下击溃蒙古的军队，并将止贡派的‘关巴’处以死刑”，显然是指1290年的“止贡林洛”一事，而参与这场战争的镇西武靖王应是铁木儿不花，而不是搠思班。1290的“止贡林洛”事件是萨迦派与止贡派在帕竹噶举派继承人选上意见不合，争执不下，遂酿成战乱。止贡派引来西部蒙古军进攻萨迦派，萨迦本钦阿迦仑请求忽必烈的援助，忽必烈命西平王铁木儿不花出兵乌思藏，在阿迦仑本钦率领的十三万户吐蕃军的配合下，击败了西部蒙古军，对止贡派进行了严厉的打击。
另一件较大的战事是平定至治年间（1321年—1323年）吐蕃朵甘思参卜郎发动的反叛。元朝中央统治者敕镇西武靖王搠思班等发兵讨伐，又于泰定元年（1324年）三月“以四川行中书省平章政事囊加台为宣政院使，往征西番寇参卜郎”，次年参卜郎请降。