忽必烈战胜阿里不哥后，钦察汗国别儿哥汗表示承认他的大汗地位。后因受海都阻隔，双方政治关系一度疏远。忽必烈曾多次遣铁连出使钦察汗国，约共图海都，但没有得到积极响应。至大德七年（1303），察合台后王笃哇、海都子察八儿与元成宗铁穆耳约和，钦察汗国与元朝的关系始恢复正常。早在窝阔台时，即置驿道通于拔都营帐，其后由斡罗思和钦察草原通往东方的交通日益发达。西方使节、商人东来者，多取此道。经过也的里河下游的钦察汗国都城萨莱，至阿姆河下游玉龙杰赤；复经河中地区的不花剌、撒麻耳干等城，至阿力麻里；自此北取金山南驿路至岭北行省首府和林，接岭北通中原的驿路；东由哈密力（今新疆哈密）路通往中原。据当时欧洲商人、教士和阿拉伯旅行家说，走这条道路虽艰难，但很安全。萨莱成为沟通东西的国际性都市，输入中国产品极多。不少中国工匠被迁至钦察汗国，从事铸造铜镜等行业，而钦察、阿速、斡罗思等族将卒、工匠人等入居元朝的为数更多。钦察军、阿速军是元朝军队的重要部分，宿卫军中的隆镇卫和右、左钦察卫以及右、左阿速卫等即由二族军士组成。钦察贵族至成为元朝手握重兵、左右朝政的权臣。元文宗图帖睦尔时收聚九九藏书境内斡罗思人一万为军，置宣忠扈卫亲军都万户府以总之，于大都附近给田一百顷屯种。大批斡罗思人移居中国，为历史上前所未有。

元灭宋后，即遣使“诏谕”东南亚各国来朝，许其“往来互市，各从所欲”。但忽必烈企图用武力征服各国，先后遣兵侵入安南、占城、爪哇、缅等国。因遭到各国的顽强抵抗，加上江南各地人民纷纷起义反对造船工役和军需征发，使忽必烈的海外扩张均告失败。元成宗即位后，下诏罢征南之役，中国与东南亚各国传统的经济、文化联系渐次恢复。当时安南陈朝儒学、佛教都很兴盛，入元使者多以儒士充任，喜结交元朝文人学士，赋诗赠答，并带回元朝赠送的大批佛经、儒学经典和诗文著作，对安南文化教育的发展影响很大。元杂剧传入安南，促进了安南歌剧艺术的形成。暹国自忽必烈末年以后多次遣使或以王子来元通好，据暹史记载，暹王敢木丁曾亲至大都，并请回许多中国陶瓷工匠，开创了暹国的陶瓷业。元朝侵爪哇军撤回后，爪哇麻匿巴歇朝即以当政大臣充使者来元通好。爪哇商船经常往来于中国、印度之间，经营国际贸易；泉州等地商人到爪哇经商者也很多，常获大利。元世祖时，真腊（又译干不昔、甘不察，今柬埔寨）就遣使来进乐工、药材等方物。成宗元贞二年（1296），温州人周达观随使臣出使真腊，归著《真腊风土记》，对该国政治、经济生活及风土人情作了详细记载，是研究吴哥时代柬埔寨历史的最重要资料。据他说，真腊人对输入的中国器皿、布帛及其他生活用品极为喜爱，争相购买；到真腊经商或侨居的“唐人”与真腊人民友好相处，很受欢迎。

1241年里格尼茨战役后，欧洲各国对蒙古势力的强盛始感到震惊。1245年，教皇英诺森四世在里昂召集宗教大会商讨对策，又先遣使者赴蒙古议和，并侦察蒙古情况及其意图。教士普兰诺·卡尔平尼等奉命出使，于1246年7月抵和林附近之昔剌斡耳朵。同年，携大汗贵由致教皇诏书返国。1920年在梵蒂冈档案中发现贵由致教皇诏书原件，系用波斯文写成，上钤蒙古畏兀儿字大汗玺。1248年，法国国王圣路易驻塞浦路斯岛，有蒙古统将野里知吉带遣使往见，言贵由大汗愿保护基督教徒，圣路易即遣教士安得烈出使蒙古，至叶密立，受到摄政皇后斡兀立海迷失的接见。1253年，圣路易复遣教士卢布鲁克往见拔都，请许在蒙古境内传教；拔都命他入朝大汗蒙哥。卢布鲁克至和林南汪吉河行宫谒见蒙哥，次年携蒙哥致法王信返回，将所见所闻的蒙古军事、政治、民情风俗等情况向法王作了详细报告。随着东西交通的通畅９9liｂ•ｎet和欧洲人对东方的了解，欧洲商人、使臣、教士东来者渐多。1260年前后，威尼斯商人尼哥罗兄弟至萨莱、不花剌等地经商，后随旭烈兀所遣入朝大汗使者到达上都。忽必烈向他们询问了欧洲情况，并派他们出使罗马教廷。1271年，尼哥罗携其子马可·波罗回元朝复命，1275年到达上都。从此，马可·波罗居中国十七年，游历了很多地方，于1291年随护送伊利汗妃的使者由海道回国。其所著行记对后代欧洲人了解中国影响极大。1287年，伊利汗阿鲁浑遣大都人、基督教聂思脱里派教士列班·扫马出使欧洲各国，访问了罗马、巴黎等地，会见了法国国王腓力四世、英王爱德华一世和教皇尼古拉四世。中国人历访欧洲诸国，这是有史以来第一次。扫马出使后，教皇益信蒙古诸汗尊奉基督教，遂于1289年遣教士孟特戈维诺往东方传教，1294年到达大都后即留居，直到1328年去世。教皇因其传教有成绩，任命他为大都大主教，并多次派教士来元朝。1313年到达大都的教士安德烈，被派到泉州当主教，死后葬泉州，其墓碑尚存。1316年，又有意大利教士鄂多立克来东方旅行，1321年由海路至广州，经泉州、福州、杭州、建康、扬州等地，到达大都，留居三年，复往中国西部旅行，然后回国。其所著旅行记流传甚广。根据这些来元教士的记载，当时在大都、扬州、杭州、泉州等地，都住有欧洲商人和教士，并兴建了教堂。1336年，元顺帝遣使教廷，阿速将官知枢密院事福定等亦附使者上书教皇，请派新大主教来大都接替已故大主教孟特戈维诺主持教务。1338年，使者抵法国阿维尼翁（教皇驻地），随后游历欧洲各国。教皇遣马黎诺里等随元使来中国，向元顺帝进献一匹骏马，被称为“天马”。“拂朗国进天马”传为元代中外关系的佳话。

伊利汗国和元朝统治者同属拖雷后裔，关系较其他汗国尤为密切。在元朝与察合台、窝阔台两系后王的斗争中，伊利汗总是站在元朝方面，双方使臣往来十分频繁。忽必烈大举征宋时，遣使征炮九-九-藏-书-网匠于伊利汗国，阿八哈汗应命派回回炮手东来，把回回炮技术传入中国。至元二十年（1283），元世祖忽必烈遣孛罗丞相出使伊利汗国，后留居波斯，参议政事。元代，伊利汗国境内波斯、阿拉伯各族人入元做官、经商、行医和从事手工业者甚多，汉族官员、文人、工匠留居伊利汗国者亦为数不少，双方来往如同一家，经济、文化交流达到空前规模。通过伊利汗国境的传统丝绸之路和从波斯湾到泉州、广州的海路都十分活跃。

立国于钦察、斡罗思之地的术赤兀鲁思（习称钦察汗国）和立国于波斯的伊利汗国，名义上是元朝的“宗藩之国”，承认大汗为其宗主，朝聘使节往来频繁。元时中国与上述诸地区的联系远较前代密切。

元朝中西交通发达，促进了中国与各国的经济文化交流。中国印刷术、火药武器制造技术等重大科学发明，都在这一时期西传。波斯、阿拉伯素称发达的天文、医学等成就，也大量被介绍到中国。旭烈兀西征时，曾带去许多中国炮手、天文家、医生等，后来多留居波斯，波斯著名天文家纳速剌丁·徒昔奉命建蔑剌合天文台，编纂天文表，均有中国学者参加工作，徒昔向他们学习了中国天文推步之术。伊利汗亦邻真朵儿只（海合都）为填补国库空虚，欲仿元朝发行纸币，即请孛罗丞相指教钞法，其所印之钞及行用制度，与元朝全同，虽行用不久，但影响颇大，至今波斯语尚称纸币为“钞”。合赞汗时，整顿驿站制度，颁发乘驿圆牌，其法亦仿自元朝。拉施都丁奉合赞之命编纂《史集》，得到寓居波斯的中国学者相助，尤以熟悉元朝典故的孛罗丞相对他的帮助最大，因此能利用中国史料。拉施都丁还主编了一部《伊利汗的中国科学宝藏》，介绍中国历代医学成就。

从1231年起，蒙古统治者曾数次遣兵攻打高丽。忽必烈即位后，诏许高丽“完复旧疆”，并以公主嫁给高丽国王之子王暙，暙子璋亦尚公主，与元朝皇室结为“甥舅之好”。元于高丽设立征东行省，即以高丽国王为丞相，仍保留其原有政权机构和制度，“刑赏号令专行其国”，“征赋……唯所用之，不入天府”（姚燧《高丽沈王诗序》），与元朝国内的其他行省不同。后王璋让位于其子，以驸马、沈王身份侨居大都，召著名诗人李齐贤等为侍从。李齐贤与元朝名士99lｉｂ•net大夫交往甚密，相互切磋，学问大进。他所著的《益斋乱稿》，被誉为高丽文学史上的优秀作品。此外，尚有不少高丽人在元朝做官。中国与高丽的经济、文化关系有很大发展。中国商船经常来往高丽，或经高丽往日本贸易。棉花种植、火药武器等技术皆于元时传入高丽。

大德五年（1301），元成宗遣使赴马合答束（今索马里摩加迪沙）征取狮豹等物，同时还遣使臣四起，计三十五名，前往刁吉儿（可能是摩洛哥丹吉尔）取豹子等稀奇之物。元人汪大渊随商船出海游历，也到达了非洲的层拔罗（今坦桑尼亚桑给巴尔）等国。元代与非洲各国的交往，也见于当时非洲人的记载。据伊本·拔图塔说，当时有摩洛哥人寓居中国，经商致富；大量精美的中国瓷器运销海外，转销到摩洛哥。

忽必烈两次大举侵日，使中日关系一时恶化。成宗即位后，罢征日之役，遣普陀寺僧宁一山附商船出使日本，后侨居其国，极受朝野敬重，死后封为国师。元代赴日寓居的中国名僧十余人，对日本佛教思想、制度、文学诸方面有很大影响。来元学习的日本僧人很多，有姓名可考者达两百余人，他们游历名山大刹，进修禅学、诗文、书画，收集佛经、经史、诗文等书籍带回日本。日僧邵元所撰碑文，华瞻流畅，足见其汉文化水平之高。中日间经济交往也未因战争影响有所衰歇，且日趋兴盛。元代中日商船来往，有记载的即达四十余次，实际上远不止此数。日本船多在庆元停泊，由市舶司依例抽分后，即许自由买卖。日本还招聘中国雕刻工匠以发展印刷业，寓日雕刻工甚多，福建人俞良甫、陈伯荣和江南人陈孟祥等最为著名，对日本文化发展作出了贡献。

元朝与阿拉伯半岛的交往也较前代频繁。当时入居元朝的西域伊斯兰教徒前往麦加朝圣者当不在少数。《岛夷志略》载，云南有路可通天堂（指麦加），一年以上可至其地。这应是居住云南的伊斯兰教徒经常往来于麦加的记录。

元朝时入居中国的西域各国人极多。他们散居各地，被统称为色目人，享有许多特权，或仕至大官，或为富商大贾，擅水陆之利，其中不少人对中国科学文化的发展作出了贡献。叙利亚人爱薛精通星历、医药之学，贵由在位时来蒙古，后入忽必烈藩府，忽必烈即位后，命掌西域星历、医药二司事。大都、上都各设有回回药物院，配制御用药物。回回医生除服务于宫廷、京师者外，还有不少散在各地行医，很受民间欢迎。各种西域药物、医法输入中国，丰富了中国的医学宝库。早在成吉思汗时，波斯、阿拉伯历法就被介绍到中国。忽必烈居藩时，征召回回星历学者，波斯人札马鲁丁应召东来，后主西域星历司，至元四年（1267）撰藏书网进《万年历》，并制造了一套西域仪象，包括浑仪、天球仪、地球仪等七种。后立回回司天台，即以札马鲁丁为提点，吸收了不少西域天文学者在其中工作。波斯、阿拉伯天文历法、数学、医学、史地等各类书籍于元时大量传入中国，仅秘书监所存者即达百余部，其中包括兀忽里底（欧几里德）几何学著作。现存明初刻本《回回药方》，即元人所译阿拉伯医书。阿拉伯学者赡思精通汉文，曾参与编纂《经世大典》，所著《西国图经》《西域异人录》等书，当系译介阿拉伯史地著作，惜今不存。窝阔台曾令木速蛮工匠在和林北一日程的春季驻地建迦坚茶寒殿。忽必烈时，又有阿拉伯建筑家也黑迭儿参加了大都皇城和宫苑的建设。自成吉思汗西征以来，大批西域工匠被俘东迁，后散居漠北、中原各地，立局造作，有织造金锦的纳失失局以及金玉等匠局。由于东西贸易兴旺，输入中国的西域玉石、纺织品、食品以及珍禽异兽源源不断，满足了元朝宫廷、贵族、官僚、富豪的奢侈生活需要。元人忽思慧所撰《饮膳政要》，载有多种回回食物及烹调方法，马思答吉汤（肉汤）、舍儿别（果汁）等均为元宫廷、贵族所喜爱。

元朝是中国历史上对外关系发展的极盛时代。传统的陆路、海路交通范围比前代扩大，来往也更加频繁。由于蒙古统治者势力扩展的结果，其统治地域西达到黑海南北和波斯湾地区。在这个辽阔境域之内，从前的此疆彼界尽被扫除，元朝与钦察汗国、伊利汗国有驿路相通。元人形容其时“适千里者如在户庭，之万里者如出邻家”，足见交通之便。元朝政府容许和鼓励各国商人在境内经商或经营国际贸易，蒙古贵族且利用回回商人为之牟利，给予种种特权，因而各国商人来华者极多。元朝统治者对各种宗教、文化采取兼容并蓄政策，也有利于东西文化的交流。

元朝与印度的交往主要通过海路，印度半岛南部马八儿、俱兰两国是波斯湾通往中国的必经之地，商船往来较他国尤多。据摩洛哥人伊本·拔图塔记载，当时中印间的交通，多由中国海舶承担，大者至用十二帆，可载一千人。至元十六年（1279），马八儿国遣使来元。忽必烈因俱兰国未通使节，于至元十六年至二十年，四次遣杨廷璧出使“招谕”，并访问了马八儿国。俱兰国王随即派使者来元进宝货杂物，元朝回赠甚厚，并以金符授其王瓦你。至正二年（1342），元顺帝妥欢贴睦尔遣使者至德里，赠与德里算端男女奴隶及锦绸等名贵物品，要求在印度建造佛寺，德里算端遣寓居印度的伊本·拔图塔率领使团入元报聘。有元一代，中印间互派使者达数十次。