败南宋、西夏、高丽、金国等国家的战争中，旭烈兀表现出色，得到了蒙哥的信任和重用。1255年蒙哥去世，忽必烈即位，旭烈兀成为了忽必烈的亲信和得力助手。1260年，忽必烈在蒙古诸王公的支持下称帝，建立元朝。1264年，忽必烈封旭烈兀为伊儿汗，掌管西南亚地区。然而，不久之后，旭烈兀在位仅一年多便去世，享年48岁。他的去世使得伊儿汗国陷入了混乱，成为了元朝的附庸。
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