Toluja (mongoļu Тулуй, Toluy, Tului) un Sorgagtanas (mongoļu Сорхагтани Бэхи, Sorghaghtani beki) dēls, Mongoļu Impērijas dibinātāja Čingishana (mongoļu Чингис Хаан, ķīniešu 成吉思汗, Chéngjísīhàn) un keraītu hana Toorila mazdēls. Par Kubilaja bērnību ziņu ir maz. Mājskolotāju vadībā izrādījis lielu interesi par zinātnēm. Kā visas augstdzimušo atvases, kopš bērnības tika gatavots profesionālai militārai karjerai.

Sasniedzis pilngadību, uzsāka dienestu hana armijā. Sākotnēji kā vienības komandieris, pakāpeniski saņemot aizvien sarežģītākus un atbildīgākus uzdevumus, līdz 1251. gadā tika iecelts par vienu no Ziemeļķīnā karojošās armijas karavadoņiem. Atšķirībā no citiem, Kubilajs visai ātri no militāro operāciju plānotāja un vadītāja pārtapa valstsvīrā, neaprobežojoties ar iekaroto teritoriju izlaupīšanu, bet uzsākot to pārvaldes sistēmas organizēšanu. Pats nemācēdams ķīniešu valodu, aizrāvās ar konfūcismu, izveidoja kanceleju un padomdevēju grupu no spožākajiem sev pakļauto zemju prātiem, saglabāja administratīvās pārvaldes aparātu, izvērsa aktīvu ķīniešu pārbēdzēju rekrutēšanu, centās mazināt armijas klātesamības slogu iedzīvotājiem. Tika lauzta pat tāda tradīcija kā iekaroto pilsētu iedzīvotāju izslaktēšana, ja pilsēta izrādījusi pretošanos un to nācies ieņemt pēc aplenkuma – citos mongoļu vadoņos tas esot izsaucis visai lielu neapmierinātību, taču vēsturē Kubilajs iegājis ar iesauku “gudrais hans” (mongoļu Сэцэн-хаан).

11.08.1259. mira lielais hans Munke (mongoļu Мөнх хаан, Möngke). 1260. gadā karavadoņu kurultajā Ziemeļķīnā par lielo hanu ievēlēja Kubilaju, bet kurultajā, kas sanāca impērijas galvaspilsētā Karakorumā – tā jaunāko brāli beku Arigu (mongoļu Аригбөх, Arigbech), un 1261. gadā sākās brāļu karš, kas ritēja trīs gadus, beidzoties ar Kubilaja uzvaru. 1260. gadā Kubilajs pārcēla savu rezidenci uz jaunu vietu, nodibinot Hanbaliku (hana pilsēta, mūsdienās Pekina). Atrisinājis troņa jautājumus, viņš pievērsās dienvidu Sunu Impērijas iekarošanai, ko īstenoja, apvienojot militāras operācijas ar iedzīvotājiem labvēlīgu politiku – pārbēdzēju skaits pieauga, pilsētas un karavadoņi viens pēc otra pārgāja Mongoļu Impērijas pusē. 1271. gadā Kubilajs pasludināja, ka aizsāk jaunu imperatoru dinastiju – Juaņi –, atsakoties no valdnieka ievēlēšanas tradīcijas, un pieņēma imperatora titulu. 1276. gadā krita impērijas galvaspilsēta Handžou. Pēdējā izšķirošā kauja norisa 1279. gadā pie Jaišaņas salas, kur tika iznīcinātas Sunu kara flotes paliekas un mira pēdējais imperators.

Uztverot sevi par Senās Ķīnas imperatoru mantinieku, ārpolitikā Kubilajs veltīja daudz enerģijas, lai atjaunotu apkārtējo zemju vasaļatkarību. Savu vasaļatkarību no impērijas bija spiestas atzīt valstis mūsdienu Tibetas, Korejas, Mjanmas un Vjetnamas zemēs, 1293. gadā Kubilaja karaspēks iekaroja Javas salu. Taču saglabāt savu varu Dienvidaustrumāzijā Mongoļu Impērija nespēja – visai drīz tās garnizoni tika padzīti no Indoķīnas pussalas. Arī austrumos mēģinājums iebrukt (1274. un 1281. gadā) Japānas Impērijā un piespiest to atzīt Kubilaju par sizerenu nebija veiksmīgs. Iekšpolitikā daudz spēka veltīja, atjaunojot Ķīnas līdzenumā valstiskās struktūras, tirdzniecību, nodokļus, taču maz interesējoties par impērijas rietumu provincēm, kuras bija pārāk tālu, lai varētu piedalīties to pārvaldē. Tika izveidota mongoļu rakstība, mongoļu valoda ieviesta valsts pārvaldē un izglītības sistēmā. Tika mainīta teritoriāli administratīvā sistēma, reformēta likumdošana, uzturēta reliģiskās brīvības tradīcija, nedodot nevienas reliģijas pārstāvjiem kādu priekšrocību (paša Kubilaja māte bija kristiete). 1290. gadu sākumā pēc viņa personīga rīkojuma tika izveidotas vairākas augstākās izglītības iestādes, t. sk. tādas, kur mācību spēki tika nokomplektēti no iekaroto rietumu zemju zinātniekiem. Valsts pārvaldes augstāko ierēdņu vidū bija gan budisti, gan kristieši, gan musulmaņi. Visai īsā laikā impērijas austrumu daļa spēja strauji atgūties no ilgstošo karu sekām, radās sociālā stabilitāte un sākās saimnieciskais uzplaukums.

Mūža otrajā pusē Kubilaja dzīvē bija daudz rūgtuma – 1281. gadā taifūns iznīcināja tā armādu pie Japānas krastiem un mira viņa mīļākā sieva Čabi (mongoļu Чаби хатан, Čabui qatun), bet 1286. gadā – otrais dēls un troņmantnieks Čingims (mongoļu Чингим, Chingim; ķīniešu 真金, Zhenjinm). Kubilaja interese par valsts lietām mazinājās, viņš aizvien vairāk sāka lietot alkoholu, pievērsās dzīrēm, rakstīja dzeju, valsts pārvaldi atstājot ierēdņu un padomdevēju ziņā. Vairāku rietumu provinču vietvalži, no kuriem ievērojamākais bija lielā hana Ugedeja (mongoļu Өгэдэй хаан, Ögedei) mazdēls Kaidu (mongoļu Хайду, Qaidu), kura uluss atradās Centrālāzijā, tā arī neatzina Kubilaja tiesības uz augstāko varu, uzskatot to par uzurpatoru. Kaidu vadībā dumpinieki vairākkārt izpostīja apgabalus, kuros atzina Kubilaja varu, bet 1275. gadā pat devās karagājienā uz Mongoliju, lai ieņemtu Karakorumu, kur 1277. gadā tika sakauti, taču līdz 1301. gadam Kaidu organizēja vēl vairākus karagājienus pret lielo hanu, kurus tam ar lielām grūtībām izdevās atvairīt. Juridiski Mongoļu Impērija turpināja pastāvēt, bet faktiski bija sašķēlusies suverēnos valstiskos veidojumos, un lielā hana vara reāla bija vien valsts austrumdaļā, mūsdienu Ķīnas un Mongolijas zemēs, ko literatūrā pieņemts apzīmēt kā Juaņu Impēriju.