Khi Nguyên Thế Tổ tại vị, đế quốc Mông Cổ rộng lớn được sáng lập từ thời Trin-ghit-khan đã phân liệt thành 4 hãn là hãn Kim Trướng (hãn Lều Vàng), hãn Ba Tư, hãn Tragatai, đại hãn Nguyên. Về danh nghĩa, hoàng đế triều Nguyên là đại hãn của cả 4 hãn quốc. Nhưng trên thực tế, các hãn quốc khác không có mấy liên hệ và chịu sự chi phối gì của đại hãn. Thời kỳ đó, Trung Quốc là 1 nước lớn mạnh và giàu có nhất thế giới. Sứ thần, thương nhân, ngời du lịch từ khắp các nước đều tìm đến Trung Quốc. Trong số đó, người nổi tiếng nhất là MarcoPolo.

Cha của MarcoPolo là Nicolai Polo và em ruột của mình vốn là thương nhân ở Vơnidơ (nay thuộc Italya). Hai anh em thường ra nước ngoài buôn bán. Sau vì ở đây có chiến tranh, nên họ phải lánh tới Bukhara, 1 thành thị vùng Trung Á. Một hôm, sứ thần của Khu-bi-lai đi qua Bukhara, thấy 2 người lái buôn Châu Âu, cảm thấy hiếu kì, liền nói với họ: "Đại hãn của chúng tôi chưa được thấy người Châu Âu. Nếu các ông cùng đi với tôi về triều kiến đại hãn, thì nhất định sẽ được giàu sang. Vả lại, cùng đi với chúng tôi về Trung Quốc thì không gì an toàn hơn".

Anh em Polo vốn là những người thích du lịch, nghe nói được đi gặp đại hãn Trung Quốc thì quá vui mừng, liền đi theo sứ giả đến Thượng Đô. Khu-bi-lai nghe nói có 2 người khách từ Châu Âu tới thì quả nhiên rất phấn khởi, lập tức tiếp kiến họ trong hành cung, hỏi han mọi việc 1 cách nhiệt tình. Hai anh em Polo không có ý định ở lại Trung Quốc, Khu-bi-lai sau khi nghe họ nói về tình hình Châu Âu, liền nhờ họ mang thư gửi giáo hoàng La Mã, mời giáo hoàng cử người sang truyền đạo. Hai người từ biệt Khu-bi-lai, trở về Châu Âu. Họ đi mất 3 năm mới về tới Vơnidơ. Lúc đó, vợ Nicolai đã mất, chỉ còn lại cậu con trai là MarcoPolo, năm ấy đã 15 tuổi. Marco Polo nghe cha và chú kể lại cảnh tượng phồn hoa ở Trung Quốc thì hết sức hâm mộ, nài xin cha cho sang Trung Quốc. Nicolai cũng không yên tâm để lại con ở nhà, liền đồng ý cho Marco Polo cùng đi. Sau khi yết kiến giáo hoàng, 2 anh em Nicolai dẫn theo Marco Polo trở lại Trung Quốc. Lại mất hơn 3 năm nữa, họ mới tới Trung Quốc vào năm 1275. Lúc đó, Khu-bi-lai đã là hoàng đế triều Nguyên. Nghe tin anh em Nicolai trở lại, ông lập tức cử người đón họ từ rất xa tới Thượng Đô. Anh em Nicolai dẫn theo Marco Polo vào cung yết kiến Nguyên Thế Tổ. Nguyên Thế Tổ thấy có 1 cậu bé thiếu niên đi cùng, thì ngạc nhiên, hỏi cậu ta là ai. Nicolai vội đáp: "Muôn tâu bệ hạ, đó là đứa con trai của hạ thần, cũng là một tôi tớ của bệ hạ".

Thấy Marco Polo hình dung tuấn tú, Nguyên Thế Tổ luôn miệng nói: "Tốt lắm, tốt lắm. Ngươi tới đây là rất tốt!".

Ngay tối hôm đó, Nguyên Thế Tổ mở tiệc thết đãi họ trong hoàng cung và giữ họ lại giúp việc cho triều đình. Marco Polo rất thông minh, học tiếng Mông Cổ và tiếng Hán rất nhanh. Nguyên Thế Tổ thấy Marco Polo tiến bộ nhanh, rất khen ngợi. Một thời gian sau, liền cử chàng thanh niên đó xuống Vân Nam làm việc. Nguyên Thế Tổ vốn thích tìm hiểu phong tục tập quán các địa phương. Trước kia các sứ thần được cử đi thị sát, khi trở về, không trình bày được rõ ràng. Lần này, Marco Polo được cử đi, tới nơi nào, ông cũng chú ý tìm hiểu phong tục tập quán. Khi trở về Đại Đô, kể lại tường tận lại cho Nguyên Thế Tổ. Vì vậy, Nguyên Thế Tổ hết lời khen ngợi và tín nhiệm ông. Từ đó, hễ có việc gì quan trọng là cử Marco Polo đi. Marco Polo ở Trung Quốc suốt 17 năm, được Nguyên Thế Tổ cử đi thị sát nhiều nơi trong nước và đi sứ các nước thuộc vùng biển nam. Ông đã từng ở Dương Châu 3 năm, nghe nói còn giữ chức Tổng quản ở đó. Dần dần, 3 người Châu Âu thấy nhớ quê hương, nhiều lần xin Nguyên Thế Tổ cho họ về nước. Nhưng Nguyên Thế Tổ rất yêu quí Marco Polo, không muốn để họ ra đi. May sao lúc đó, 1 vương phi của 1 hãn quốc bị chết, hãn nước đó cử sứ giả sang cầu hôn với công chúa Nguyên. Nguyên Thế Tổ chọn 1 thiếu nữ trong hoàng tộc là Khoát Khoát Chân gả cho hãn nước đó. Sứ giả thấy đưa dâu về theo đường bộ sẽ rất bất tiện, lại biết Nicolai rất thông thạo đường biển, nên xin Nguyên Thế Tổ cử Nicolai cùng em và con cùng đưa vương phi về nước. Nguyên Thế Tổ đành phải đồng ý.

Năm 1292, anh em Nicolai cùng Marco Polo đi theo sứ thần rời Trung Quốc, dùng thuyền đi vòng Ấn Độ Dương, đưa nàng Khoát Khoát Chân tới hãn quốc, sau đó trở về Vơnidơ. Hành trình của họ kéo dài đằng đẵng mất 3 năm. Tới lúc đó, họ đã xa cách Vơnidơ suốt 20 năm. Dân địa phương đã rất lâu không được tin tức gì về họ, đều cho rằng họ đã chết ở nước ngoài. Nay bỗng nhiên thấy họ trở về, ăn mặc theo kiểu phương đông, lại thấy nói họ đã qua Trung Quốc và mang về rất nhiều vàng ngọc và báu vật, thì đều xôn xao náo động. Mọi người liền đặt cho Marco Polo 1 biệt hiệu là "Triệu Phú Marco". Không lâu sau, giữa Vơnidơ và thành bang Giênoa (Geanoa) có xung đột, quân đội 2 bên giao chiến trên Địa Trung Hải. Marco Polo bỏ tiền của mình ra mua 1 chiến thuyền, tự mình điều khiển, tham gia vào hạm đội Vơnidơ. Kết quả cuộc xung đột đó, Vơnidơ bị thua, Marco Polo bị bắt làm tù binh, giam tại nhà lao Giênoa. Dân chúng liền đua nhau đến nhà lao thăm ông, yêu cầu ông kể chuyện về phương đông và Trung Quốc. Cùng bị giam trong lao với Marco Polo có 1 nhà văn. Ông ta ghi chép lại chuyện kể của Marco Polo thành 1 cuốn sách. Đó là cuốn "Du ký của Marco Polo", còn gọi là "Ghi chép về những điều tai nghe mắt thấy ở phương đông". Trong cuốn du ký này, Marco Polo đã giới thiệu hết sức chi tiết về những thành phố lớn của Trung Quốc như Đại Đô (Bắc Kinh), Dương Châu, Tô Châu, Hàng Châu; ca ngợi sự giàu có và nền văn minh Trung Quốc. Việc xuất bản cuốn sách này đã thúc đẩy người Châu Âu hướng về Trung Quốc. Vì Marco Polo trở nên nổi tiếng, nên người Giênoa liền tha ông ra. Từ đó về sau, việc giao lưu giữa Trung Quốc với Châu Âu và các nước Arập càng thêm mật thiết. Các tri thức về thiên văn, toán học và y học của Arập bắt đầu truyền tới Trung Quốc. Ba phát minh lớn của Trung Quốc thời cổ: kim chỉ nam, nghề in và thuốc súng cũng được truyền sang Châu Âu vào thời kì này. (Một phát minh lớn khác là nghề làm giấy của Trung Quốc đã được truyền sang Châu Âu trước đó).