至大三年（1310年），朝廷召赵孟頫回京师，授翰林侍读学士、知制诰、同修国史，命与其他学士共同撰写祀南郊祝文。在拟定殿名的问题上，与其他人意见不合，告假还乡。仁宗爱育黎拔力八达在东宫时，就闻知赵孟頫之名，等到他即位后，便召其为集贤侍讲学士、中奉大夫。
皇庆二年（1313年）六月，任翰林侍讲学士、知制诰同修国史。十月，转集贤侍读学士、正奉大夫。
延祐元年（1314年）十二月，升任集贤侍讲学士、资德大夫。
延祐三年（1316年）七月，拜翰林学士承旨、荣禄大夫，知制诰、兼修国史，用一品例，推恩三代。爱育黎拔力八达待他甚厚，只呼其字而不呼其名，在与侍臣谈论文学之士时，将赵孟頫比作唐代李白、宋代苏轼，称赞他品行纯正，博学多闻，书画绝伦，又精通佛学及老庄之学，这些都是人所不及的。不乐意的人想离间爱育黎拔力八达与赵孟頫的亲密关系，爱育黎拔力八达不加理会。既而又有人上书，认为赵孟頫不能参与编修国史。爱育黎拔力八达说：“赵子昂（赵孟頫）是世祖皇帝选拔的重臣，朕特加优待，让他在馆阁从事著述，传之后世，你们还罗嗦些什么？”并赐赵孟頫钞五百锭，叮嘱侍臣：“中书总说国用不足，这笔赏金他们必不肯付与，可从普庆寺库存中支给。”赵孟頫曾数月不至宫中，爱育黎拔力八达向左右侍从询问，都说赵孟頫年老畏寒，爱育黎拔力八达于是令御府赐他貂鼠皮裘。
元朝皇帝越是对他礼遇，他越要保持卑微、疏离的状态。出仕30余年，他历经五任皇帝，人称“荣际五朝”。尤其是雅好文艺的元仁宗，对他抱着追星般的膜拜心理。
元仁宗评价他，出身高贵、长相帅气、博学多闻、操行纯正、书画一绝等等，一连给了七个好评，最后还总结说，唐有李白，宋有苏轼，今朕有赵子昂（孟頫，字子昂），与古人何异？
正是在元仁宗任上，赵孟頫一路飙红，到延祐三年（1316），官拜从一品的翰林学士承旨、荣禄大夫，与程钜夫一样，成为元代前期仅有的两个能升到这一高职的“南人”。