Sau những thất bại, vua tôi nước Nguyên rút kinh nghiệm, bàn nhau mở một hướng tấn công trọng tâm khác vào Đại Việt.

Ngày 10/3/1289, Quản quân vạn hộ Thành Đô là Lưu Đức Lộc tâu xin đem 5.000 quân đi chiêu dụ các bộ lạc vùng tây nam nước Nguyên để từ đó tiến đánh Đại Việt. Hốt Tất Liệt chấp thuận, còn cho thành lập Soái phủ, phong Lưu Đức Lộc làm Đô nguyên soái, cấp cho 1 vạn quân Tứ Xuyên. Nguyên triều toan tính rằng sẽ chuẩn bị mở một cuộc xâm lược với hướng tấn công chính đánh vào vùng tây bắc nước Đại Việt, hy vọng rằng tấn công từ hướng này sẽ phát huy hết thế mạnh về kỵ bộ, tránh được ưu thế thủy quân Đại Việt.

Tuy nhiên, kế hoạch mới chỉ trong giai đoạn phôi thai và sớm gặp trở ngại. Trong những năm từ 1288, tình hình nội bộ nước Nguyên bất ổn. Nhà Nguyên huy động binh lính chinh phạt liên tục, thường xuyên áp bức, bóc lột nhân dân. Nhất là các vùng phía nam, Nguyên Mông đã huy động rất nhiều sức người sức của đổ vào chiến tranh với Đại Việt, Chiêm Thành, Java… Dân chúng quá khổ sở, nổi dậy chống lại ở nhiều nơi. Phúc Kiến có quân Hoàng Hoa; Quảng Đông có quân của Đổng Hiền Cử; Chiết Giang có Dương Trấn Đông, Liễu Thế Anh; Tuần Châu có Chung Minh Lượng có đến hàng vạn quân nổi dậy. Cả vùng phía nam nước Nguyên loạn lạc.

Án sát sứ Phúc Kiến là Vương Tồn tâu lên với Hốt Tất Liệt: “Phúc Kiến quận huyện hơn 50 chỗ, liền núi tiếp biển, thực là khu trọng yếu ở biên cương. Từ khi bình Tống đến nay, quan lại tàn bạo, cho nên dân ngu thường tụ nhau nổi dậy, triều đình đem quân đi đánh lại giày xéo tan nát... Huống dân quy phụ ở Phúc Kiến đến mấy trăm vạn hộ, trong vụ biến Hoàng Hoa đi theo đến 4-5 phần mười, nay thanh thế của Minh Lượng lại rầm rộ hơn Hoa, sao có thể coi là bọn giặc cỏ tầm thường. Nên tuyển tinh binh, nghiêm hiệu lệnh, dùng kế mà đánh, nếu không thì không dứt được mối hoạ”. Ngự sử đại phu nước Nguyên là Oa Lúc lên Hốt Tất Liệt: “Giặc cướp nổi lên ở Giang Nam hơn 400 chỗ, nên chọn tướng để đi đánh” Thế là kế hoạch đánh Đại Việt phải ngừng lại để lo dẹp nội loạn.

Ở phía Bắc, đế chế Mông Cổ cũng bắt đầu tan vỡ. Các vương tôn Mông Cổ ở phía bắc liên kết nhau chống lại Hốt Tất Liệt. Năm 1287, vương tôn Nãi Nhan cất quân chống lại Nguyên triều. Hốt Tất Liệt đã phải thân chinh đi đánh, bắt được Nãi Nhan. Hãn quốc Sát Hợp Đài và nhà Nguyên cũng thường xuyên xảy ra xung đột. Hải Đô, cháu nội Oa Khoát Đài liên minh với Đô Oa (Duwa) đem quân từ Hãn quốc Sát Hợp Đài tấn công vào miền bắc nước Nguyên của Hốt Tất Liệt. Đến năm 1289, đích thân Hốt Tất Liệt lại phải cầm quân lên phía bắc chống lại, Hải Đô phải lui binh nhưng chiến sự giữa nhà Nguyên và Hãn quốc Sát Hợp Đài vẫn diễn ra dai dẳng nhiều năm sau nữa. Cuộc chiến này đã làm suy yếu cả hai đế chế của người Mông Cổ.

Ngày 2/7/1290, Thượng hoàng Trần Thánh Tông qua đời. Nguyên chủ muốn nhân lúc Đại Việt có tang mà gây sự. Thừa tướng Hoàn Trạch và viên Bình chương Bất Hốt Mộc can ngăn, vì tình hình nước Nguyên cũng không khả quan để có thể nam chinh. Hốt Tất Liệt sau khi cân nhắc đành phải nghe theo.

Năm 1293, Hốt Tất Liệt lại nung nấu ý muốn thôn tính Đại Việt, triệu Lưu Quốc Kiệt Bạt Đô (Bạt Đô tức là dũng sĩ) vào triều để giao việc. Hốt Tất Liệt lệnh thành lập Hồ Quảng An Nam hành tỉnh, giao cho Lưu Quốc Kiệt làm tướng soái, cùng thân vương Diệp Cát Lý Đải (Ikiradai) với các tướng Trần Nham, Triệu Tu Kỷ, Vân Tòng Long, Trương Văn Hổ, Sầm Hùng… chuẩn bị nam chinh. Lưu Quốc Kiệt được lệnh đến Ngạc Châu bàn bạc với Trần Ích Tắc kế hoạch. Ban đầu, Nguyên triều điều động 1.000 chiếc thuyền, mỗi chiếc chứa được 100 hộc, 56.570 quân, 35 vạn thạch lương thực, hai vạn thạch thức ăn cho ngựa, 21 vạn cân muối, 70 vạn khí giới tập trung ở Tĩnh Giang (thuộc Quảng Tây), lấy cớ là dẹp giặc ngoài biên giới để Đại Việt không đề phòng. Bấy giờ có tù trưởng tên Hoàng Thánh Hứa, vốn là tri châu Thượng Tư (thuộc Thượng Lang, Cao Bằng ngày nay) đã nổi dậy, đem hàng vạn quân đánh phá Ung Châu. Nguyên triều muốn lấy việc đánh dẹp Hoàng Thánh Hứa làm bình phong cho việc tập trung quân tấn công Đại Việt. Từ năm 1293 đến 1294 tập trung lực lượng, của cải, mộ quân. Quảng Đông được lệnh đóng thêm 500 chiến thuyền, dân vùng Quảng Tây được lệnh làm đồn điền để chu cấp cho quân nam chinh. Việc chuẩn bị đang gấp rút chuẩn bị thì đến ngày 18/2/1294, Nguyên chủ Hốt Tất Liệt ốm chết. Thái tử Thiết Mộc Nhĩ lên kế vị, là Nguyên Thành Tông. Vua mới không có lòng hận Đại Việt, nhân cớ trong nước có tang mà xuống lệnh bãi binh.