1206年成吉思汗建立了大蒙古國。1253年蒙古征討大理國，忽必烈率大軍從西部取道白蘭渡金沙江攻入云南，大理國滅亡。1260年，忽必烈設“大理國總管”管轄大理國故土。
云南行省正是在大理國故土上設立的,其核心地區在今云南省。
元史記載 ‘至元十一年（1274年），始置行省，治中慶路，統有三十七路、五府。’色目人賽典赤（航海家鄭和祖先）被任命為“云南行中書省平章政事”，治中慶路（今昆明）。云南行省下置三十七路、五府，州、縣若干， “云南”一名便正式作為行省一級的機構出現。賽典赤在云南建 改善民族關系，消弭分裂，設置郡縣，維護統一，同時大力興修水利，墾殖土地，推動云南農業迅速發展。在滇、川期間，修路、架橋、設驛站，加強了大西南內陸的聯系，為早期開發西南邊疆做出了重要貢獻，同時也保護了伊斯蘭教在云南大發展。
元朝時移入云南的蒙古人和色目人成為今天云南蒙古族與回族祖先的重要來源。
云南行省轄境包括今云南全部、貴州南部、四川東部，廣西西部以及泰國、緬甸北部一些地方等。
