Менгу-Тимур был сыном Тукана, сына Бату. Достоверных сведений о детстве его нет. Когда Берке пришел к власти, он назначил Менгу-Тимура своим наследником. После смерти Берке, Менгу-Тимур-хан, стал правителем Улуса Джучи.
Менгу-Тимур, взойдя на престол, принял титул хан (до него правители Джучи не носили такого титула), начал выдавать ярлыки и самостоятельно чеканить монету от своего имени, что являлось признаком правителя независимого государства. До него монеты с именем хана не печатались в Золотой орде. С начала его правления на джучидских монетах выбивается новый титул правителя Золотой Орды – «хан высочайший» и тамга дома (рода) Бату (название тамги босага), что подтверждало его независимость.
Сразу после воцарения Менгу-Тимур назначил двух губернаторов. Своего двоюродного дядю Уран-Тимура (сын Тука-Тимура). Менгу-Тимур назначил правителем Крыма, а другого двоюродного дядю Бахадура (сын Шибана) он назначил правителем улуса Шибана в Приаралье. Сам Менгу-Тимур сразу после воцарения выступил в поход на мятежников. При нем упрочилась власть по всей территории Улуса Джучи, из-за этого экономика Золотой Орды получила большой импульс для развития: выросла международная торговля, стали появляться новые города и восстанавливаться старые, появились генуэзские торговые фактории в Крыму.
В 1267 году Менгу-Тимур первым из золотоордынских ханов выдал ярлык русскому духовенству, освободив русского митрополита от целого ряда налогов и повинностей. Также он выдал ярлык генуэзским купцам, которые основали факторию Каффу в 1266 году. В 1267-м Менгу-Тимур послал посольство в Египет к мамлюкскому султану Бейбарсу. С 1268 года дипломатические отношения между Улусом Джучи и Египтом укреплялись.
С 1267 года Менгу-Тимур предпринял ряд усилий для урегулирования территориальных споров с соседями, в частности, с Чагатаидами. Он начал давить на Барак-хана, правителя улуса Чагатая. Для этого он послал в помощь своему двоюродному дяде Кутуку (сын Орда эджена) и союзнику Кайду подкрепление в виде 50 тысяч воинов во главе со Беркечаром, старейшим на тот момент сыном Джучи. В итоге Беркечар заключил мирное соглашение с правителем улуса Чагатая в долине реки Талас. В 1269 году в результате Таласского курултая было принято решение наступать на ильхана с двух сторон. С одной стороны наступали войска Менгу-Тимура, с другой – войска чагатаида Барака. Барак потерпел поражение, а Менгу-Тимур одержал победу.
В соглашении 1269 года на Таласском курултае правители трех улусов (улусы Джучи. Чагатая, Хайду) поклялись в том, что их кочевые подданные не будут разорять города и оседлые поселения, как это было ранее. Тогда же улус Джучи официально признан самостоятельным государством со стороны бывших «братских» улусов. С обретением независимости в 1269 году в Улусе Джучи начался экономический подъем.
Менгу-Тимур после внешних походов стал укреплять внутреннюю государственность. В 1275 году он провел перепись населения улуса Джучи (в целях уточнения количественных показателей налогов с вассальных и подвластных территорий), в том числе и в русских княжествах. Зимой 1277 года Менгу-Тимур призвав русские войска, выступил на покорение алан и черкесов, живших в Кавказских горах.
Правление Менгу-Тимура можно назвать временем появления улуса Джучи (Золотой Орды) как независимого государства. В сочинениях большинства авторов Менгу-Тимур скончался в 681 году хиджры (11.04.1282-31.03.1283), что подтверждается нумизматическим материалом, согласно которому последним годом чеканки его монет был 681 год хиджры. Скончался правитель от нарыва в горле.