元英宗死後，鐵失等人商議另立新君，在眾人的相互妥協之下，遂決定迎此時坐鎮漠北的真金太子長子甘麻剌之子也孫鐵木兒為帝。也孫鐵木兒在鐵失等人謀弒英宗之時，早就與聞其事，但為了皇位，隱而不發。待到木已成舟，便順利率軍進京，繼承皇位，是為泰定帝。
泰定帝雖然將謀殺英宗的眾多大臣處死，但他任命回回人倒剌沙為丞相，自然不會再繼續英宗的改革，一切恢復舊觀。他在位五年中，既無善政，又無惡行，政局尚且平靜，所謂“天下無事，號稱治平”。但民間的自發反抗此起彼伏，泰定帝四處撲火，雖然沒有成燎原之勢，可也預示着大亂將至。1328年7月，泰定帝病逝於上都，丞相倒剌沙秉政，這位回回人沒有馬上將泰定帝之子擁上皇位，一連幾個月政由己出，甚是瀟灑。但“國不可一日無君”，倒剌沙的瀟灑使得朝野上下議論紛紛，人心浮動，終於引起大變。
在大都的僉樞密院事燕帖木兒是元武宗心腹，一直希望武宗子孫繼承皇位，現見有機可乘，立即聯合黨羽將泰定帝留守大都的重臣平章政事烏伯都剌、伯顏察兒，中書左丞朵朵、參知政事王士熙，參議中書省事脱脱、吳秉道，侍御史鐵木哥、丘世傑等人逮捕下獄，宣佈擁立武宗之子為帝。武宗有兩子，長子和世剌坐鎮漠北，次子圖帖睦爾則在江陵。漠北遙遠，而江陵卻近在咫尺，為了爭取主動，燕帖木兒迎請圖帖睦爾進京，登基為帝，改元“天曆”，是為文宗、“札牙篤汗”。
得知大都事變，倒剌沙這才倉促擁立泰定帝之子阿速吉八為帝，改元“天順”，這便是天順帝。由於燕貼木兒的行為純屬政變，倒剌沙立即以討逆為名，向大都發起攻勢。8月21日,上都方面以遼王脱脱、左丞相倒剌沙留守上都,分兵四路南下：泰定帝之侄、梁王王禪進軍居庸關,諸王失剌進攻古北口；諸王也速帖木兒進攻遼東遷民鎮；泰定帝之侄、湘寧王八剌失裏等則繞道山西,與陝西軍隊相配合,然後向東回攻紫荊關(今河北易縣西北)。以倒剌沙之意，是以包抄之勢迅速奪取大都。而燕鐵木兒也立即着手迎戰，加強長城各關隘防守,並把作戰主力收攬於麾下,採用迅速轉移奔襲的方式,集中優勢兵力積極以攻為守。
兩都之戰，全面爆發。上都方面擁有隨駕怯薛、諸衞大軍,並得到遼東諸王、湘寧王八剌失裏、趙王馬紮兒罕以及陝西行省和行台支持,兵力頗為雄盛。大都方面則以燕帖木兒所掌左衞親軍、欽察、阿速諸衞為基礎,利用“總環衞”而臨時拼湊、徵集的軍隊與之相抗。相對而言，上都一方軍力更佔優勢。再加上“泰定初立之年,即立阿剌吉八為太子,至是五年,名分已定”，而燕帖木兒擁立文宗的“天曆起兵,實為叛逆”，政治上也很主動。但上都方面缺乏統籌全局的帥才，分兵南下又犯了兵家大忌，原本具有的優勢，很快便喪失了。
8月24日, 諸王失剌率領的上都軍最先進至宜興(今河北灤平北) ,立足未穩，便遭大都方面樞密院同知脱脱木兒阻擊,失剌敗走,其平章政事乃馬台被擒獲。隨後，上都軍梁王王禪、右丞相塔失帖木兒等進至榆林(今河北懷來東) ,勢頭兇猛。燕帖木兒率軍於9月1日越過居庸關,擊退王禪,追至懷來而返。9月3日,遼陽行省平章政事禿滿迭兒援應上都,率軍攻破遷民鎮後由東向西挺進,威逼大都。燕鐵木兒從居庸關趕赴三河(今屬河北) 、薊州(今天津薊縣)攔截。梁王王禪趁機南下,於16日襲破居庸關。燕鐵木兒聞訊,遂以脱脱木兒屯薊州,自率主力西返，20日擊敗王禪前軍於榆河(今温榆河) 。隨後兩軍在橫跨榆河的紅橋之上以及紅橋北面的白浮之野(在今北京昌平東北)發生多次激戰。26日，上都軍潰敗,殘部退到居庸關外。
9月26日,趁燕帖木兒與王禪鏖戰之時,上都方面知樞密院事竹温台攻破古北口,進至石槽(今北京順義北) 。燕帖木兒遣其弟撒敦率前鋒馳往阻擊,隨後親率大軍倍道兼行,大敗上都軍隊,擒駙馬孛羅帖木兒,平章政事蒙古答失、牙失帖木兒等,上都軍折損投降甚種，殘部被逐出古北口。雖然多次失敗，上都眾將仍挫而不潰，繼續組織進攻。9月28日,禿滿迭兒、諸王也先帖木兒所部遼東軍在薊州擊敗脱脱木兒,佔領通州,逼近大都。燕鐵木兒聞訊，與其子唐其勢從古北口率師南救。10月1日將遼東軍擊潰。5日,禿滿迭兒會合陽翟王太平、國王朵羅台的軍隊與燕帖木兒軍大戰於檀子山之棗林(今北京通州南) ,雙方激戰一天，到晚上，唐其勢率軍擊破上都軍，陣斬陽翟王太平，上都兵馬損失無算。
燕帖木兒這邊剛剛穩定戰局，上都軍西路的攻勢便又展開。10月7日,上都諸王忽剌台、阿剌帖木兒部由山西破紫荊關,陷涿州(今屬河北) ,逼近大都南城。與此同時,湘寧王八剌失裏引兵入冀寧(今山西太原)。燕帖木兒於是率師取良鄉(今北京南郊) ,大敗上都軍於盧溝橋,忽剌台、阿剌帖木兒逃走,不久被抓獲。10月11日,禿滿迭兒再入古北口,燕帖木兒復揮師北上,敗敵於檀州(今北京密雲),遼東軍將領安童、塔海、國王朵羅台等被燕帖木兒擒斬。
仗打到這個份上，上都一方的本錢差不多賠光了，在遼東原本持觀望態度的齊王月魯帖木兒此時站在了文宗一邊，率軍突襲上都。上都軍主力早已無存，守備空虛，遼王脱脱出城迎戰被殺,梁王王禪兵敗遁逃後被擒獲。丞相倒剌沙無奈，10月13日肉袒出降，獻出皇帝御璽，隨後全家被殺。上都重臣梁王王禪、知樞密院事馬某沙、撒的迷失、諸王也先帖木兒等自然也無一倖免，先後被誅。最無辜的是年僅九歲的天順帝阿速吉八，小孩子什麼都不懂，在戰亂中不知所終，應該也難逃毒手。其母，泰定帝皇后八不罕被流放，不久被秘密處死。
混亂了兩個月，兩都之戰終於硝煙散盡。文宗成為了大元朝唯一的皇帝。