1259年，蒙哥大汗死于征伐南宋合州（今四川省合州）的钓鱼山之役。正在围攻南宋鄂州（今湖北省武昌）的忽必烈闻讯撤军返回草原，于1260年在开平府即位为蒙古大汗。忽必烈政权的内外官制，如朝廷的中书省、枢密院、御史台，地方的路、府、州、县等机构编制，均出自刘秉忠之策划。当时还建立了年号为“中统元年”，这是蒙古自成吉思汗开国以来首次使用年号。
1264年，刘秉忠建议忽必烈定都于燕京（金中都故地，今北京地区），并为忽必烈设计了新的年号“至元”。忽必烈言听计从，下诏改当年的“中统五年”为“至元元年”，定燕京为“中都”，令刘秉忠赴燕京规划营建。
忽必烈采纳刘秉忠的建议，把国都由上都开平府（在北京以北约300公里）迁于燕京的动机，其实与当年金代完颜亮由上京会宁府迁都于燕京是颇为类同的：一是忽必烈即位为大汗，并未按蒙古惯例，经“库里尔台大会”推举，而是凭实力自立,很多贵族不拥护他；二是忽必烈自1251年受命总治漠南汉地以来，针对汉人地区的特点，重用汉人，实行汉制，触犯了蒙古贵族顽固派的利益，很多贵族反对他，甚至发动过武装叛乱，他需要摆脱反对派的牵制；三是当时在中国北方，从金国手中夺得的疆土需要就近统治，在中国南方，对南宋政权尚有待于征服；四是燕京的地势水土，远胜于蒙古草原。
■不受旧城约束，刘秉忠决定在金中都故城东北方营造新都城
刘秉忠衔命在燕京相度踏勘的结果，是决定在金中都故城的东北方，以金代行宫大宁宫为中心（今北海公园），营建一座新都城。其原因一是金中都城已于1215年被成吉思汗的大军摧毁，无法利用；二是大宁宫未遭破坏，忽必烈数次前来燕京时，都曾在琼华岛上的广寒殿暂住；三是金中都故城缺少充足的水源，当年金中都的莲花池和莲花河水系即不敷使用，而新城址可以利用玉泉山和高梁河的水系，并且著名水利家郭守敬已在1262年着手规划此事；四是另建新城，可以不受旧城束缚，能按理想放手规划。
