黄金家族在开始征服战争的前期，也就是在铁木真1206年称汗到1260年忽必烈建元“中统”的半个多世纪时间里，其军事的组织模式基本上还是沿袭了游牧民族传统的体系，但随着时间的推移和征服地域的迅速扩大，军事组织和制度也不断根据新情况进行重大调整和改革；在1260年以后，黄金家族的征服战争从整体上看是基本停止了，而统治进入了相对平稳阶段，这样军事组织也就适应实际，逐渐走向宿卫（卫戍大都和上都）和镇戍（帝国本土全境）相结合的国土防卫体系。
铁木真时代早期“兵民一家”，这是因为黄金家族虽然统一了蒙古高原各游牧部落，但兵员的来源和保持军队的持续战斗力依然主要靠蒙古人自身来解决，而那时的汗国经济还很落后，人力资源相当有限，不可能由国家承担巨大的军事开支和后勤保障工作，所以只能寓军于民，首先将百姓按户编为万户、千户、百户等形式，分别由不同层级的骨干人员来领导，或通过战功赋予特定人员以管辖的权力。
《元史。兵志一》载：“若夫军士，则初有蒙古军、探马赤军。蒙古军皆国人（即蒙古族人），探马赤军则诸部族也。”那时候的探马赤军，主要由黄金家族非常信任的弘吉剌、兀鲁兀惕、忙兀惕、札剌儿、亦乞烈思等五部人马组成，所以探马赤军是作为一支比较能打硬仗的、靠得住的缘由而建立的，并且逐渐在各地驻守以保持正常帝国统治的需要。
这样一来，汗国不需要设立庞大的常备军，而普通百姓在平时进行游牧生活，并聚群而居，一旦有战事，每帐都要派出战士，并且为其提供充足有效的后勤保障，简而言之，就是那时蒙古军队的几乎所有工作都由每户牧民来承担和完成。事实证明，这种军事组织形式非常适应汗国初期的征服战争需要。当然，在一场战役胜利以后，黄金家族固然要占有最多的财富，但是毕竟要拿出很大的部分来犒赏或补偿给付出甚多的牧民们。
随着黄金家族的不断扩张，特别在占有了中亚和消灭了西夏、金朝以后，士兵的来源大大扩大了，而征服战争的主要目标南宋，又具备先进的封建社会的军事组织，是块“难啃的骨头”，所以蒙古人进一步完善了其军事组织，蒙古军的变化不大，作为常规部队基本上保持战斗力就可以了。但是为了统治所征服地区特别巨大的定居军民地域的需要，就必须扩大探马赤军，这样一来，探马赤军就大大增加了，诸如汉化了的契丹人、女真人以及中亚和西亚的色目人等，当然这些人事先要经过严格的甄选。
铁木真在统一蒙古各部之前还成立了自己的“亲军”——怯薛，这个军种最初来源于游牧民族领袖一般都有的“伴当”（蒙古语中的仆从或家人之意），后来逐渐成为一种军事建制，这种独特的军事组织形式带有浓厚的草原社会特点，在中国历史上只有蒙元存在过，因为只有元朝是由中国游牧民族建立的。怯薛人员的组成和要求比探马赤军要更加严苛，对黄金家族成员的生命财产安全负有不可替代的责任，所以怯薛军人的家人可以获得比所有军事组织都要多的财富和牧场。
怯薛的另一个功能是“质子”功能，在黄金家族征服的地域中，不仅有众多的民族，而且还有很多势力很强大的民族共同体或国家，为了保持帝国的长期统治，铁木真和他的后人们也借鉴了汉地古往今来的“质子”形式，即要求一些归降或被征服民族、国家首领的儿子从小就加入到怯薛军中，通过这种形式既有效地进行了羁縻，又造就了一批蒙古化了的各民族首领。当然，有些质子是很多部族、民族首领们心甘情愿地送到怯薛军中来的。
不仅如此，因为怯薛成员包括万户千户百户十户和白身人子弟，深受历代汗（皇）的信任，所以在忽必烈入主中原以前，怯薛还不单纯是一个精锐的军事组织，而且担负着许多重要的政府职能，比如怯薛的成员的行政职级和待遇一直很高，远远超出了一般野战部队；比如它的一些成员往往是地方大员的“后备干部”，随时有可能被朝廷派往各地担任重要的行政官员岗位，而且怯薛这个机构本身就经常代表黄金家族处理军事以外的大量治国工作。
“责权利相结合”的怯薛人员待遇之高，在中国和世界军事史上都属罕见：即使是最普通怯薛兵士，每人都终生配有至少4名随从，鞍前马后进行照料饮食起居；任何一位普通兵士的官阶都在千户长之上，换句话说，在战场上一个怯薛并可以指挥1000人以上的部队。
初期怯薛的领导地位相当高，比如铁木真1206年称汗以后，不仅大大扩充了怯薛的编制，使之达到了数万人的规模，而且按照轮班执勤的原则，将其分为四个轮值组，分别由著名的“四杰”即博尔忽、博尔术、木华黎、赤老温领衔并规定由其后裔世袭官职。曾经一度因为种种原因，铁木真还亲自兼任过一段时间的怯薛领导人。即使到元末怯薛的职能、职责、权力大大萎缩了，其政治地位和经济待遇依然相当高。
到1260年左右时，黄金家族的军事组织已经非常完善了，从军种看，野战部队有负责大兵团作战的蒙古军，有适合平原和农耕地区作战的汉军（包括契丹、女真、党项人），还有可以配合城市攻坚战大理国、南宋等归降的新附军，有负责治安、巩固统治的内卫部队探马赤军，也有装备精良、专事领袖护卫的怯薛军；从兵种看，为了征服江南和华南水乡地区，帝国在南宋降军基础上组建了水军，整合了后勤装备资源，组建了专业的辎重兵工系统，同时还建立和发展了专业的火器兵种。
此外，黄金家族还针对不同地区的战争特点，建立了雇佣军制度，比如在攻击伊拉克、波斯、埃及等穆斯林地区时，他们就把亚美尼亚、格鲁吉亚等东正教的民族军队编入帝国军队序列，进行统一调度和指挥；在帝国的怯薛和探马赤军中，甚至还吸纳了为数众多的欧洲被征服地区的兵士。
到了忽必烈统治时期，黄金家族在汉地的统治基本稳定下来了，三大藩属汗国各自为政，整个家族的征服工作基本告一段落，特别是中央政权基本上全盘接受了汉族的军事组织制度和组织形式，因而到忽必烈执政中后期，蒙元的军事组织成为汉地定式与游牧民族传统的有机结合体。
《元史。兵志》中这样记述了蒙元的军力结构和军事组织形式：“元制，宿卫诸军在内，而镇戍诸军在外，内外相维，以制轻重之势。”如果以同心圆的比喻来形容的话，蒙元帝国本土的军事组织大体是这样的：圆心为皇帝（大汗）及其皇室近亲，他们由最核心和信任的蒙古人传统的怯薛军护卫；外圈是新建的中国式皇家卫队，也被称作“御林军”，其名称为“卫”，但其实是探马赤军的“变种”，是该军种中最精锐最可靠的部分，并加入了不同民族和种族的“可靠分子”；再外圈则是镇戍军，其组成包括传统本族人为主的蒙古军，作为常备军而存在，还有以汉人为主、由中国北方各民族组成汉军，以及大部分的探马赤军。
这样，帝国的军事体系和军队实际上分为两大系统：卫戍京畿地区包括大都北京、上都开平和旧都哈拉和林的宿卫系统，和镇守帝国本土各地的镇戍系统。宿卫系统由怯薛和卫（探马赤军之一部）组成，这支部队长期保持着很强的战斗力，兵员始终在10000人以上，其中，怯薛由皇帝亲自指挥和管辖，卫则由相当于国防部的枢密院节制；（卫的情况比较复杂，并非都由枢密院节制，而且各朝还有变化。）镇戍系统又分为两类，一部分战略重点地区如大都周边的山西、河南及河北等地被称作“腹里”，一般由蒙古军、汉军和探马赤军戍守，以探马赤军的战斗力最强，地位也最高，一般由当地蒙古万户府统领，但最终隶属于枢密院管辖，南方诸行省的镇戍军主要是蒙古军、新附军和汉军组成，日常管理归所在行省，但调防移动等重要军务则必须经过枢密院批准。（此处涉及全国军队部署，应查史料根据。）
黄金家族在中原建立了比较稳定的统治以后，军事组织的变革和相关制度的调整，受到影响最大的就是怯薛了。我们知道，在忽必烈之前，中央政府虽然已经具备了雏形，但是由于以军事征服为主，扩张速度又过快，加上黄金家族成员仍然在全盘汉化和坚守游牧传统两种理念之间徘徊，所以政治体制没有发生大的变化，怯薛当然就是拥有巨大政治权力和军事实力的组织了。
但在忽必烈建立了中央集权封建制度体系以后，汉地模式的中书省、枢密院、御史台等机构相应建立和完善起来，这样怯薛的政治功能和行政权力就大大萎缩了；在军事方面，由于征服战争已经基本结束，即使在中亚还有黄金家族的内战，但是以蒙汉联合野战部队出征就足矣，所以怯薛的军事价值也大大降低了，怯薛从原来的朝臣 内侍（卫）的角色直接滑落到了仅仅为内卫部队了。
不仅如此，怯薛的内侍（卫）“业务”也受到了强有力的挑战，比如从忽必烈时代起，历代元帝积极仿效中国皇室的尊严和威仪，先后在宫廷内部建立大量处理皇帝和皇室私人事务的专业性内府机构，结果使得怯薛“雪上加霜”，在宫廷内外的权力、控制力、影响力方面都极大地缩小了。
好在怯薛世受皇恩，忠诚度不是一般军事组织所比拟的，所以在黄金家族汗国成立直至元末的160多年时间里，和皇帝仅在咫尺的怯薛，没有因为自己权力的弱化和消失而做出任何不利于皇帝（大汗）的事情来，这不能不说是黄金家族管理军队方面的一个奇迹。
