元世祖在位的時候，成吉思汗時期開始建立的龐大的蒙古汗國，已經分裂成四個汗國（欽察汗國、察合台汗國、窩闊台汗國、伊兒汗國），元朝皇帝在名義上還是四個汗國的大汗。在那個時期，中國是世界上最強大最富庶的國家，西方各國的使者、商人、旅行家紛紛慕名到中國來觀光。其中最有名的要數馬可·波羅。
馬可·波羅的父親尼古拉·波羅和叔父瑪飛·波羅，原來是威尼斯的商人。兄弟倆常常到國外去做生意。蒙古汗國建立以後，他們帶了大批珍寶，到欽察汗國做生意。後來，那兒發生戰爭，他們又到了中亞細亞的一座城市——布哈拉，在那兒住了下來。
有一次，忽必烈的使者經過布哈拉，見到這兩個歐洲商人，感到很新奇，對他們說：「咱們大汗沒見過歐洲人。你們如果能夠跟我一起去見大汗，保能得到富貴；再說，跟我們一起到中國去，再安全也沒有了。」
尼古拉兄弟本來是喜歡到處遊歷的人，聽說能見到中國的大汗，怎麼不願意？兩人就跟隨使者一起到了上都（今內蒙古自治區多倫縣西北）。忽必烈聽到來了兩個歐洲客人，果然十分高興，在他的行宮裡接見了他們，問這問那，特別熱情。
尼古拉兄弟沒準備留在中國，忽必烈從他們那兒聽到歐洲的情況，要他們回歐洲跟羅馬教皇捎個信，請教皇派人來傳教。兩人就告別了忽必烈，離開中國。在路上走了三年多，才回到威尼斯。那時候，尼古拉的妻子已經病死，留下的孩子馬可·波羅，已經是十五歲的少年了。
馬可·波羅聽父親和叔父說起中國的繁華情況，十分羨慕，央求父親帶他到中國去。尼古拉覺得讓孩子一個人留在家裡不放心，就決定帶他一起走。
尼古拉兄弟見了教皇之後，帶著馬可·波羅到中國來。路上又花了三年多，在公元1275年到了中國。忽必烈已經即位稱帝，聽到尼古拉兄弟來了，派人從很遠的地方把他們迎接到上都。
尼古拉兄弟帶著馬可·波羅進宮拜見元世祖。元世祖一看尼古拉身邊多了一個少年，詫異地問這是誰，尼古拉回答說：「這是我的孩子，也是陛下的僕人。」
元世祖見到馬可·波羅英俊的樣子，連聲說：「你來得太好了。」
當天晚上，元世祖特地在皇宮裡舉行宴會，歡迎他們。後來，又留他們在朝廷裡辦事。
馬可·波羅非常聰明，很快學會了蒙古語和漢語。元世祖發現他進步很快，十分賞識他，沒有多久，就派他到雲南去辦事。元世祖喜歡瞭解各地風俗人情，過去，朝廷使者到各地去視察，回來的時候，問他們風俗人情，都講不出。馬可·波羅出去，每到一處，都留心考察風俗人情。回到大都，就向元世祖詳細匯報。元世祖聽了，直誇馬可·波羅能幹。以後，凡是有重要的任務，元世祖總派馬可·波羅去。
馬可·波羅在中國整整住了十七年，被元世祖派到許多地方視察，還經常出使到國外，到過南洋好幾個國家。他在揚州呆過三年，據說還在那裡當過總管。
日子一久，三個歐洲人不免想念家鄉，三番五次向元世祖請求回國。但是元世祖寵著馬可·波羅，捨不得讓他們走。恰好那時候，伊爾汗國國王的一個妃子死了，派使者到大都來求親。元世祖選了一個名叫闊闊真的皇族少女，賜給伊爾汗國國王做王妃。伊爾汗國使者認為走陸路太不方便，知道尼古拉他們熟悉海路，就請元世祖派尼古拉他們一起護送王妃回國。元世祖只好答應。
公元1292年，尼古拉兄弟和馬可·波羅就和伊爾汗國使者一起，離開中國乘海船經過印度洋，把闊闊真護送到了伊爾汗國，經過三年的跋涉，才回到威尼斯。
這時候，他們離開威尼斯已經二十年。當地人長久沒聽到他們的消息，都以為他們死在國外了。現在看到他們穿著東方的服裝回來，又聽說他們到過中國，帶回許多珍珠寶石，都轟動了。人們給馬可·波羅起個外號，叫做「百萬家產的馬可」。
沒有多久，威尼斯和另一個城邦熱那亞發生衝突，雙方的艦隊在地中海裡打起仗來。馬可·波羅自己花錢買了一條戰船，親自駕駛，參加威尼斯的艦隊。結果，威尼斯打了敗仗，馬可·波羅被俘，關在熱那亞的監牢裡。熱那亞人聽說他是個著名的旅行家，紛紛到牢監裡來訪問，請他講東方和中國的情況。
跟馬可·波羅一起關在監牢裡有一個名叫魯思梯謙的作家，把馬可·波羅講述的事都記錄了下來，編成一本書，這就是著名的《馬可·波羅行紀》（一名《東方聞見錄》）。在那本遊記裡，馬可·波羅把中國的著名城市，像大都、揚州、蘇州、杭州等，都作了詳細的介紹，稱頌中國的富庶和文明。這本書一出版，激起了歐洲人對中國文明的嚮往。熱那亞人因為馬可·波羅出了名，把他釋放回國。
打那以後，中國和歐洲人、阿拉伯人之間的往來更加密切。阿拉伯的天文學、數學、醫學知識開始傳到中國來；中國古代的三大發明——指南針、印刷術、火藥，也在這個時期傳到了歐洲（中國的另一個大發明造紙術，傳到歐洲要更早一些）。