玉昔帖木儿,博尔术之孙。受世祖宠爱,赐号“月吕鲁那演”,汉语“能官”之意。二十岁袭爵位,统按台部众。玉昔帖木儿器量宏大莫测。世祖闻其贤,召入朝廷,命主持宫廷膳食诸事。

至元十二年(1275),拜为御史大夫。江南平定后,赐全州清湘县户为分地。至元二十四年,宗王乃颜叛,世祖躬亲讨伐,命玉昔帖木儿领兵先行。世祖至半途,玉昔帖木儿已击退敌军。数十天之间,三战三捷,僵尸遍野,俘乃颜献于朝廷。诏选车辆与骆驼一百头犒劳。玉昔帖木儿谢道:“皇上天威所临,如同风吹草伏一般,臣有何力能克敌制胜。”世祖还京,留玉昔帖木儿剿尽余党。玉昔帖木儿俘其酋金家奴,诛杀其同恶数人于军前。二十五年,乃颜余党哈丹秃鲁干复叛,玉昔帖木儿再次奉诏出师,与敌两战两捷,追及两河,敌众大受其挫,仓皇逃遁。时已严冬,玉昔帖木儿声言等开春后再进军,实际却疾速抄近道过黑龙江,捣其巢穴,杀戮殆尽,哈丹秃鲁干生死不明,毁其城,安抚其民而后还。诏赐内府七宝冠带以表彰其功,加太傅、开府仪同三司等职。又命他至杭海岭防守边境。至元二十九年(1292),加录军国重事、知枢密院事,宗王帅臣都听命于他。特赐坐轿入朝。其地位和威望之高为廷臣所不及。

三十年,成宗以皇孙抚军北边,以玉昔帖木儿为辅臣。玉昔帖木儿奏请授皇孙以太子印,世祖允准。三十一年(1294)世祖崩,在商议立新天子之际,玉昔帖木儿对晋王甘麻剌说道“:皇上晏驾已经三月有余,皇位不可久虚,国家不可无主。目前太子玉玺既有所归,晋王为宗室诸王之长,怎可默不做声。”甘麻剌立刻说道:“皇帝登位,我等愿为效忠。”于是宗亲大臣共同劝成宗即位。玉昔帖木儿宣称:“大事已定,吾死而无憾!”于是皇孙成宗即帝位。玉昔帖木儿进秩太师,受赐尚方玉带宝服,还镇北边。

元贞元年(1295)冬,玉昔帖木儿为讨论边疆事入朝,皇帝皇后赐宴,并赐其妻秃忽鲁宴服及其珍宝。同年十一月玉昔帖木儿病卒。大德五年(1301),诏赠宣忠同德弼亮功臣,依前任为太师、开府仪同三司、录军国重事、御史大夫,追封广平王,谥曰“贞宪”。子三人,长子木剌忽,袭爵位为万户;次子脱怜;第三子脱脱哈,为御史大夫。