早年時期
至元二十二年(1285年)，皇太子真金去世。按照嫡長子繼位的傳統觀念，元世祖忽必烈把希望寄託在真金之子鐵穆耳身上。
至元二十四年(1287年)，諸王叛亂，忽必烈派鐵穆耳統兵討伐叛王哈丹。
鎮守漠北
至元三十年(1293年)六月，受皇太子寶，接着忽必烈又派他鎮守蒙古汗國故都哈剌和林(今蒙古國後杭愛省額爾德尼召北)，掌管北方防務。同時派開國四傑之一博爾術之孫、御史大夫玉昔貼木兒做他的助手。在玉昔貼木兒請求之下，忽必烈將原來屬於真金的印璽皇太子寶授給鐵穆耳，間接表明了傳位給他的意圖。此外，在忽必烈的督促下，鐵穆耳戒了酒。鐵穆耳在東北與和林的經歷，使他與精銳的北方駐軍結下了特殊關係。這一關係成爲他和他的後裔登上帝位的重要保證。
至元三十一年(1294年)農曆正月二十二日，元世祖忽必烈逝世。四月十四日，鐵穆耳從和林到達上都(今內蒙古多倫東北)，在重臣昔貼木兒的支持下，由宗室諸王會議推立爲帝。
在位時期
大德三年(1299年)派江浙釋教總統僧人寧一山出使日本，恢復了兩國間的正常貿易和文化往來。但是，成宗後期曾一度用兵西南。
大德四年(1300年)底，身在雲南的行省左丞劉深好利生事，上奏道：“世祖以神武混壹海內，功蓋萬世。皇帝繼位以來，未有武功以彰顯神武天資，西南夷有八百媳婦國未奉大元正朔，請允許爲臣我爲陛下徵之。”成宗發兵兩萬出征八百媳婦國(今泰國北部、緬甸東北部，治京泰國清邁)。元成宗本也想“開邊”弄出件大功青史留名，因而“用兵意甚堅”。
大德五年(1301年)正月，元廷發鈔近十萬錠，作爲軍費支持用兵。又因金齒(今中國雲南西部和緬甸臘戍一帶)諸國阻擊元朝的徵緬歸師，下詔計伐金齒諸國。後因出征八百媳婦國之元軍損失慘重，成宗才決心不再對西南用兵。也就在這時，成宗達成了與篤哇、察八兒等西北諸王的和解，延續幾十年的西北戰亂得以平息。
大德六年(1302年)，江南朱清等貪污賄賂案被揭發出來，牽連了一大批官員，促使成宗再一次下決心查處貪污官員。當年僅七道奉使宣撫官查處罷免的貪官污吏就有18473人之多，查出贓款15865錠，審理冤案5176件。
大德八年(1304年)，成宗下令天下官員體恤民情，減省刑罰，免除災民差稅一至三年不等。鑑於江南佃戶田租過重，在過去減過十分之三的基礎上再減十分之二，且永爲定例。同時開放山場、河泊、任民採捕。
大德九年(1305年)六月，成宗立子德壽爲皇太子。十月，成宗患病，不能視朝，由皇后伯要真氏執政。朝中大事委於右丞相哈剌答孫。十二月，皇太子病逝。
