Alfonso X (1221-1284), conocido como el Sabio , tuvo una destacada intervención en las campañas militares castellano-leonesas. En el año 1264 estalló una revuelta mudéjar en tierras andaluzas, que rápidamente se extendió al reino de Murcia. Mientras Alfonso se dedicaba a reprimir aquel levantamiento, su suegro, el rey de Aragón, Jaime I , intervino en Murcia, con el fin de apagar las llamas de ese conflicto. Sofocada la revuelta, Alfonso X ordenó la expulsión de los mudéjares del territorio andaluz, dirigiéndose muchos de ellos al reino nazarí de Granada y otros al norte de África. . Esta decisión tuvo graves consecuencias, ya que dejó deshabitadas muchas comarcas de la Bética andaluza.
El hecho más relevante del reinado de Alfonso X fue su aspiración al título imperial germánico, al que accedía por elección y que se encontraba vacante desde 1254. Le avalaba el hecho de ser hijo de una alemana, Beatriz de Suabia. . Una embajada de la ciudad italiana de Pisa se desplazó a Castilla para animarle a presentar su candidatura. Los pisanos dijeron a Alfonso X que era el monarca más ilustrado del mundo cristiano. Alfonso X aceptó esa sugerencia. En 1257 el rey de Castilla y León fue elegido emperador, poco después hubo una primera elección, que recayó en el inglés Ricardo de Cornualles. A partir de ese momento comenzó una amarga disputa, conocida en el ámbito hispánico como la fecha del imperio , que duró hasta 1273, cuando se eligió un nuevo emperador. La fecha del imperio , a la que Alfonso X dedicó amplios esfuerzos, resultó muy costosa para los contribuyentes de Castilla y León. Pero al final el monarca castellanoleonés no consiguió nada limpio. Por otro lado, Alfonso X tuvo, en los últimos años de su reinado, enfrentamientos, tanto con algunos sectores de la nobleza como con su segundo hijo, Sancho. Reclamó la herencia del trono, contra los presuntos derechos de los infantes de la Cerda, hijos del primogénito de Alfonso X, Fernando de la Cerda, que había muerto antes que su padre.
Sucesiones al trono de Alfonso X «El Sabio»
Sancho IV (1284-1295), conocido como el Bravo, tuvo que enfrentarse a sus sobrinos, los infantes de la Cerda, que reclamaban el trono castellano. Estos infantes fueron ayudados por el rey de Aragón, Alfonso III. Sin embargo, esto no impidió que Sancho IV luchara contra los musulmanes, concretamente contra los benimerines, que invadieron la costa andaluza en aquellos años. En 1282, el monarca castellano conquistó la importante plaza de Tarifa, posteriormente defendida por el noble magnate Alonso Pérez de Guzmán, más conocido como Guzmán el Bueno. . Sancho IV tuvo un duro enfrentamiento con quien había sido uno de sus principales colaboradores, Lope Díaz de Haro, señor de Vizcaya. Lope Díaz de Haro fue asesinado, en el año 1288, en la villa de Alfaro, al parecer por orden del propio monarca.
Al morir Sancho IV, accedió al trono su hijo Fernando IV (1295-1312). Su corta edad requirió el establecimiento de una regencia, encabezada por su madre, María de Molina. María de Molina defendió los derechos de su hijo frente a las aspiraciones de los infantes de la Cerda, mientras se enfrentaba a otros magnates de su reino, que se habían sublevado liderados por el infante don Juan, hermano de Sancho IV. Una vez proclamado Fernando IV mayor de edad, logró pactar con los aragoneses la concordia de Ágreda (1304), que garantizaba el dominio castellano del reino de Murcia, salvo la zona de Alicante. Asimismo, Fernando IV lanzó algunas campañas contra los musulmanes, centradas en la zona del Estrecho. El resultado de esas acciones fue la toma de la Plaza de Gibraltar. Pero la pronta muerte del monarca marcó el fin de aquellas campañas.