中统元年（即公元1260年），董文蔚入典禁兵，董士元以世家子弟入选供奉内班，跟从朝廷御驾亲征。
这次，朝廷巡狩北方参加武定山战役，并获得大捷。元世祖忽必烈知道董士元忠厚勤谨可以委任大事。那时，正赶上董文蔚因病逝世，由于董文蔚没有儿子，忽必烈遂命董士元世袭千夫长。
董士元继任后，率部出师南征襄、汉两个地区，并分散禁兵戍守淮上，士元治军严明，武备修敕，号令肃然。
丞相伯颜攻克江南，宋朝军队拼命死守两淮，致使元军没有得逞，将军董士元屡次讨战，终将敌人淮安堡拿下。籍此军功卓着，忽必烈遂迁董士元为武节将军。
接着，董士元跟从大元帅博鲁罕攻打扬州，驻师湾头堡。当时天气炎热，博鲁罕不服水土，得病回还京师。临别，博鲁罕让行省阿里代理统领诸军事宜。
斯时，驻守扬州的宋朝将军姜才瞅准机会乘隙攻打元军。元军首领阿里一向不懂战略战术，率领轻骑兵数百人前去应战。董士元见状，遂与别将哈喇图率领一百个骑兵协助作战。
双方激战到日落西山，宋朝将士增至一万多人。董士元回头对左右说：“大丈夫尽忠报国正在今日，大家不要害怕，决一死战就是了。”
元军正要重整出击，首领阿里趣令左旋，已率部逃跑了。董士元与哈喇图以部分兵力赴敌死战，鼓噪震地，战马陷入泥坑而不能驱驰，乃放弃战马与敌人展开步战。
晚上四更时分，宋朝军队开始撤退。
到了第二天天明，阿里来到战场观察情况，发现武节将军董士元深陷泥潭，而不能自拔，被敌人刺中十七枪。铠甲被鲜血染得通红，等士兵们把道士元抬到元朝军营时，才发现董士元已壮烈牺牲。别将哈喇图也一同为国捐躯。
江淮平定之后，丞相伯颜入朝，向朝廷忽必烈禀奏：“淮海战役，我方损失掉两员战将。”忽必烈问：“两位将军姓甚名谁？”丞相伯颜哽咽道：“董士元与哈喇图。”忽必烈说：“不花健捷过人，要是白上做战必能克敌制胜，夜战而死，真是太可惜了。”
到了大元年，赠董士元为镇国上将军、佥书枢密院事，谥节愍。后加赠“推诚效节”功臣，资政大夫、中书左丞、护军，追封赵郡公，改谥忠愍。
董文炳二儿子叫董士选，字舜卿。自幼就跟随父亲生活在军营，昼治武事，晚上读书手不释卷。父亲董文炳总师与宋朝军队决战金山，董士选冲锋在前勇冠敌军，敌人仓皇出逃。董士选乘胜追击，一直跟踪到海边，招致降将张瑄等人。
丞相伯颜亲临战场，才看到了这一幕。伯颜心悦同时便问左右:“这位壮士何其骁勇，他姓字名谁呢？”左右回禀道:“这位壮士是大将军董文炳的儿子，他叫董士选。”
伯颜颔首赞叹道:“真是虎父无犬子呀！”于是，丞相伯颜上奏朝廷，为董士选表功。董士选佩戴金符，并擢升为管军总管，每次参战均立战功。
宋朝投降以后，董士选跟随父亲董文炳进入宋朝宫殿，收取宋主降表以及收其文书、图籍。父子俩静重识大体，秋毫无犯，甚得军中好评。
平定宋朝之后，元军班师回朝，朝廷下诏置侍卫亲军诸卫，让董士选担任前卫指挥使。他号令明正，甚得士大夫欢喜心。
没过多久，董士选就把这一职务让给了弟弟董士秀。朝廷称赞董士选主张，遂命令董士秀将前卫，而让董士选在湖广地区担任同佥枢密院事，这一职务担任了好久，直到朝廷召还方才罢休。