史料是史学研究的基础，只有详细占有史料，经过去伪存真，反复推敲，才能得出正确的结论，再现历史的本来面目。我国蒙元史学者经过近半个世纪的努力，发现和发掘了大量新史料，使蒙元史研究的史料基础大大拓展了。
以前研究蒙元史主要依靠正史、文集、笔记，域外史料多依靠西文译本。现在除了上述史料作为基础外，大批地方史志、家谱、碑刻资料得到充分利用，少数民族文字史料得以出版或译成汉文出版，域外史料引进并翻译成中文，因而大大促进了蒙元史研究向纵深发展。
1．地方史志。元代旧存方志不多，云南、嘉禾、昌国、南海、四明、镇江、金陵、昆山、无锡、齐乘等志是研究元代地方史的重要依据。
近半个世纪来，由于《永乐大典》残卷出版，九江、扬州、潮州、析津等地的史志资料得以广泛使用，并据以辑成辑本。北京图书馆据《永乐大典》等书辑成《析津志辑佚》（北京古籍出版社，1983年），广州方志办据北图藏《南海志》残本连同《永乐大典》中的残存，辑成《元大德南海志残本（附辑佚）》（广东人民出版社，1991年），陈香白据《永乐大典》等书辑成《潮州三阳志辑稿》、《潮州三阳图志辑稿》（中山大学出版社，1989年）。此外，赵万里又辑成《元一统志》10 卷（中华书局，1966年）。这些辑佚的方志为元史研究者提供了方便。
元代方志及明清方志是研究元史的史料宝库，为研究元代政治、军事、经济、文化提供了宝贵史料，尤其对研究某一地区的人口、赋税、物产、外贸、灾异、人物等至为重要。例如《大德南海志》中所提供的“诸番国”达130余个，远远超过了宋代史书中所记的数量，为研究广州外贸和元代中外关系提供了第一手资料。元末杰出的农民军领袖彭莹玉的事迹也见于地方志中。
2．族谱、家谱。族谱、家谱尽管有不少虚构的内容，但仍然保存有若干真实的史料，对研究元代史事也有稗益。
现已出版的回族家谱资料较多，其中与元代回回人有关的家谱如《南海甘蕉蒲氏家谱》（天津古籍出版社，1987年）、《郑和家世资料》（人民交通出版社，1985年）及《泉州回族谱碟资料选编》（油印本）等多种。对研究蒲寿庚家族、赛典赤家族、泉州回族等有一定的参考价值。例如《赛典赤家谱》和《马氏家乘》中收录了大德元年的几份皇帝敕书，对赛典赤家族人华时间、赛典赤·赡思丁之父苦马鲁丁的踪迹提供了考察的依据，明代伟大的航海家郑和为赛典赤·赡思了后裔也提供了依据。
元代西夏遗民在政治、军事、文化活动中非常活跃，他们的事迹在《元史》和诸碑传中可以找到。但是近几十年发现的西夏后裔的宗谱，不仅丰富了元代西夏人的事迹，而且可以追踪他们后裔的分布和繁衍等状况。其中比较重要的有记载余阈后裔宗谱的合肥《余氏家谱》、《洪涛山余氏宗谱》等2种，四川余姓宗谱3种，云南余姓宗谱12种，但中华书局出版的《中国家谱综合目录》与余阙有关的家谱达百余种，分布于华东、中南及西南各地；唐兀氏闾马定居河南濮阳，有《杨氏宗谱》；记载西夏宰相斡道冲及其子孙踪迹的则有《朵氏宗谱》；1998年辽宁民族出版社还出版了《西夏皇族家谱》，有助于追寻西夏皇族后裔的踪迹。
与元代有关的家谱还很多，流传于民间的还有楔氏家谱、阿里不哥家谱、脱脱家谱等。
3．出土文书。内蒙古阿拉善盟额济纳境内的黑城，是西夏黑水城和元代亦集乃路的遗址，1983—1984年内蒙古文物考古所等曾在该地进行考古发掘，出土的元代文书760余件，包括公文、契约、民间书信、账册等，李逸友编成《黑城出土文书》（科学出版社，1991年），对于研究元代边疆地区的贸易、宗教、民族关系提供了不可多得的资料。陈高华曾撰有《“亦集乃路河渠司”文书和元代蒙古族的阶级分化》（《文物》1977年第5期）；邱树森曾撰有《黑城出土文书看元回回哈的司》（《中国史研究》2001年第1期）。
福建泉州、安徽徽州等地也有元代文书发现，庄为玑、施一揆、赵华富等曾据以进行研究。
19世纪末、20世纪初以来，回鹘文文献不断发现，上世纪以来西方学者不断刊布文献的原文、译写和翻译，西方学者和日本学者有许多研究成果。新中国成立以来，我国学者冯家异、耿世民等也有论文发表。近年来，李经纬出版了《吐鲁番回鹘文社会经济文书研究》（新疆人民出版社，1996年）《回鹘文社会经济文书研究》（新疆大学出版社，1996年），两书中已将回抛文书译成汉文的有180余种，其中大部分为元代文书。刘戈有《回鹘文契约文书初探》（台湾五南图书出版公司，2000年）出版。
4．碑刻、铜印等。早在1955年，蔡美彪从各图书馆和金石家收藏的拓片中，整理出版了《元代白话碑集录》（科学出版社），为研究元代历史和语言提供了重要史料。近半个世纪来，元代碑刻资料不断发现。泉州是宋元时期我国对外交往和外贸的重要港口，这里遗留了大量来自中亚、西亚甚至欧洲人的墓葬和宗教石刻，宁夏人民出版社、福建人民出版社1984年出版了《泉州伊斯兰石刻》；广州也是宋元时期重要港口，宁夏人民出版社1989年出版了《广州伊斯兰古迹研究》，两书中除大量记录了回回人的墓碑外，所收《重立清净寺碑》（至正十年）、《重建怀圣寺之记碑》（至正十年），加上河北正定的《重建礼拜寺记碑》（至正十年），为研究元代伊斯兰教提供真实的第一手资料。基督教碑刻则在泉州、扬州、北京、内蒙古、新疆等地不断发现。佛教、道教碑数量更大。
元代人物碑十分丰富，近年来不断有所发现。赛因赤答忽碑、哈利鲁碑、康定关关碑、阎马碑、耶律子成碑等，均为新发现的元代墓碑，多为正史及文集中所无。1962年甘肃酒泉城东门洞壁发现《大元肃州路也可达鲁花赤世袭之碑》，碑中记西夏人举立沙献肃州城经过，又记阿沙以下五世在肃州任职的状况，计13人，均为《元史》所无，白滨、史金波曾有专文考释（见《民族研究》1979年第1期）。该碑碑阴还有回鹘文碑文，虽残损甚多，仍不失为与汉文校比的重要资料。近年来又在甘肃漳县发现元江古部汪氏家族墓碑数十块。上述这些墓碑的墓主多为色国人，研究元史常常为色目人史料缺少而束手，现在这些碑刻的出土，其史料价值对元史研究而言是不言而喻的。

元代八思巴文碑刻数量较大，除蔡美彪整理的《元代白话碑集录》中有一部分外，1991年，照那斯图出版了《八思巴字和蒙古文献》第二册《文献汇集》（东京外国语大学亚非语言文化研究所），收碑刻、文书、牌符、书籍残页多种。
此外，元代铜印、钱币、牌符、铜权等不断有发现，也是研究元代政权、经济等的重要资料。
5．少数民族文字史料。由于受时代条件所限，明清时期修《元史》者多不懂域外文字和少数民族文字，因而对这些文字的史料多不能加以发掘和利用。
半个世纪来，除了上述蒙文、八思巴文、回鹤文资料以外，最引人注目的是大量重要藏文史料为学者所利用，其中《红史》、《佛教史大宝藏论》、《汉藏史集》、《王统世系明鉴》、《青史》、《新红史》、《西藏王臣记》等均已译成汉文，大大开阔了元史研究的视野，提供了极有价值的史料，以《汉藏史集》为例，书中提供的元代吐蓄十三万户和驿站极有价值，关于桑哥为吐著噶玛洛人的记载，也为他书所无。
6．域外史料。自清末洪钧出使欧洲，始知域外著有大量蒙元史著作，遂著《元史译文证补》以证史之误，补史之阀。以后，何炳松、韩儒林、邵循正等将波斯拉施特《史集》、波斯志费尼《世界征服者史》等介绍给国人，或据以研究，但一直未能译成中文，国内研究者要利用这些著作尚有许多困难。
新中国成立后，《史集》、《世界征服者史》等的俄译本、英译本始被中国学者广泛利用，直到“文革”后，余大钧等据俄译本译出《史集》一至三卷中译本（商务印书馆，1983、1985、1986年）。周良霄据波义耳英译本译注《成吉思汗的继承者》（《史集》第二卷，天津古籍出版社，1992年），何高济译《世界征服者史》（内蒙古人民出版社，1980年）、《鄂多立克游记》、《海屯行记》（商务印书馆，1982年），吕浦译《出使蒙古记》（中国社会科学出版社，1983年），马金鹏据阿拉伯文译《伊本·白图泰游记》（宁夏人民出版社，1985年），大大方便了中国学者利用外国史料进行研究。其他尚有至今未译成中文的著作，如波斯文《瓦萨甫史》、《完者都算端史》，阿拉伯文《全史》、《扎兰丁传》等，我国学者也注意利用西方文字译本或原文进行研究。西方学者的一些名著和史料汇编，如亨利·玉耳的《契丹及通向契丹之路》，穆尔、伯希和的《马可波罗游记注》等书虽未译成中文，但英文版在国内能普遍使用，因此今天研究蒙元史的条件比过去是不可同日而语的。