忽必烈曾經說“孔子言三綱五常。人能自治，而後能治人；能齊家，而後能治國”,因此，忽必烈治家一直很嚴格。
忽必烈有十二個兒子，其中，察必皇後生有四個兒子，即長子朵兒隻，早死；次子真金以次為長。1261年被封為燕王，1273年被立為皇太子；三子忙哥剌，1272年被封為安西王，鎮守長安，1273年進封為秦王，1280年死；四子那木罕，1265年受封為北平王，1282年改封為北安王，先鎮阿力麻裏，後改鎮漠北。忽魯黑臣哈敦(哈敦，意為後妃)生子一人，名忽裏帶。朵兒別真哈敦生子二人，長子忽哥赤，1268年封為雲南王，鎮守雲南，1271年死亡；二子奧魯赤，一二六九年封為西平王，鎮守吐蕃等地。許慎真哈敦生子二人，長子愛牙赤，曾鎮守兀剌海；次子闊闊出，1284年封為寧遠王，1307年晉封為寧王，曾鎮守西北。不知何人所生的忽都魯帖木兒，年僅二十歲就死了。巴牙兀真哈敦生子一人，名脫歡，1284年封為鎮南王，初鎮湖廣，後改鎮揚州。
南必哈敦生子一人，《史集》謂不知名字，據《元史·南必皇後傳》可知其名字為鐵蔑赤。
《元史》卷一百零七《宗室世係表》說世祖忽必烈有十子，加上《南必皇後傳》所記鐵蔑赤，共為十一子，與《史集》所記相比較，少了忽魯黑臣皇後所生忽裏帶一子。
《史集》與《元史》所記，均為忽必烈皇後所生，大約忽魯黑臣皇後後來被廢黜，所以《元史》未能計算在內。《多桑蒙古史》亦謂忽必烈十二子，《馬可·波羅行紀》說忽必烈皇後生有“二十二”子，“二十二”當為“一十二”之誤。
此外，《馬可·波羅行紀》說忽必烈還有“二十五子”,為妃嬪所出。至於忽必烈到底有多少兒子已無從考證。
忽必烈對兒子們的教育和要求十分嚴格。早在身居藩邸時，忽必烈就挑選漢人儒士姚樞、竇默、李德輝、董文用、王恂、李謙等為諸子的教師，或充諸子伴讀，讓他們從小就接受儒家思想教育，逐步懂得做人的準則和治理國家的道理。真金等人學習十分刻苦，很快就成了儒學的忠實信徒。
忽必烈教育兒女們要有仁恕之心，不能隨意勒索老百姓。據《史集》記載，忽必烈把哈喇章地區賜予六子忽哥赤作為營地。一次，忽哥赤從一個村莊額外多取了一些野禽，忽必烈知道其事以後十分生氣，下令“責打了他七十棍，把他的臀部打得皮肉模糊”。此後，忽必烈的兒子們再也不敢依仗皇帝的勢力隨意勒索了。
忽必烈經常教育兒孫們不要沾染上惡習，要養成良好的生活習慣。據《史集》記載，忽必烈的孫子(真金之子)鐵穆耳從小就喜歡喝酒，逐漸成了一個酒鬼。
忽必烈經常規勸和責備他，鐵穆耳還是不改，以至忽必烈用棍子打過他三次，又派一些護衛盯著他，不給他酒喝。鐵穆耳饞酒饞得要命，後來同一個自稱擅長煉金術和魔法的不花剌人裏咱混到一起，裏咱是一個很不正派的人，經常和鐵穆耳偷偷地飲酒。
裏咱為了躲過衛士和暗探的監視，讓鐵穆耳到澡堂去洗澡，又讓澡堂的管理人員“偷偷地用酒代替水灌到水道中，通過管子放進浴池內，他們便喝到了酒”。
後來，鐵穆耳與裏咱在澡堂偷偷喝酒的事被看守發現了。看守報告了忽必烈，忽必烈大怒，強行把鐵穆耳和裏咱分開，並派人暗中將裏咱殺掉。在忽必烈的管教下鐵穆耳的嗜酒惡習逐步得到了控製。後來，鐵穆耳當了皇帝，想到忽必烈的教誨，徹底戒了酒。
忽必烈處處以國家大局為重，不讓兒子們生活奢侈，也不把他們留在京師享清福，總是把他們派到國家最需要、最為艱苦的地方去，讓他們為國效力。
比如，他讓兒子那木罕和闊闊出率軍去平定海都叛亂，當時，與海都作戰，不但最為艱苦，也最為危險，隨時都可能喪失生命。忽必烈並沒有考慮到兒子的安危，讓他們長期防守邊疆，連續同海都作戰，後因昔裏吉叛亂，被俘送欽察汗國的忙哥帖木兒處。後來，雖然被釋放，但受盡了折磨和痛苦的煎熬。
第六個兒子忽哥赤也被派到雲南。當時，雲南剛剛平定，人心不穩，撫定工作十分艱苦且危險。忽哥赤到達雲南，與張立道一起，積極工作，取得不少成績。
但雲南三十七部都元帥寶合丁心懷異誌，忌刻忽哥赤來雲南稱王，蓄謀加以殺害。一次，寶合丁詭稱設宴招待忽哥赤。在酒中秘密下了毒藥，賄賂上下，無使泄其事。
後來，張立道知道了這件事，立即前住求見，當時，忽哥赤正和寶合丁等人宴飲，守門人堅決不讓張立道入內，張立道與之大聲抗爭。忽哥赤聽到張立道的聲音，使人召入。
張立道揭露了寶合丁的陰謀，並說酒中有毒。忽哥赤趕忙將手探入口中，欲使所飲酒食吐出來，然而，為時已晚，口腔中肌肉已經腐爛，當天晚上，忽哥赤就離開了人世。
忽必烈聽說忽哥赤被害以後十分悲痛，仍然沒有改變讓皇子到最艱苦的地方去磨煉的做法。忽必烈發動征南之役，又讓兒子脫歡率軍去承擔這一既艱苦又危險的任務。脫歡雖然盡了力，但最終還是失敗了，忽必烈大怒，責令其改鎮揚州，終身不許入覲。
忽必烈又讓七子奧魯赤鎮守吐蕃，也甚艱苦。此外，忽必烈又曾讓真金“撫軍稱海”,讓愛牙赤參加討伐乃顏叛亂等。
從有關史料可看出，忽必烈除了將真金大部分時間留在自己身邊以外，其餘兒子大多沒有留在繁華的京師，而是派到國家最需要的、最為艱苦的地方去。可以說，忽必烈為了國家的前途和發展，貢獻了自己的全部親人。這種不讓自己的子孫在繁華的都市享清福、不讓他們奢侈腐化的做法，十分難能可貴。正如他自己所說的那樣，“能齊家，而後能治國”,忽必烈把國家治理得較好，是與他的“齊家”有著很大關係。