Triều Nguyên thường xuyên trao đổi ngoại giao với các nước, các sứ tiết, nhà truyền giáo, thương lữ các nơi phái đến liên tục, trong đó có anh em thương nhân Venezia Niccolò và Maffeo Polo và con của Niccolò là Marco Polo nhận được tín nhiệm của hoàng đế triều Nguyên. Triều đình Nguyên từng yêu cầu một số quốc gia hoặc khu vực xung quanh (bao gồm Nhật Bản, Đại Việt, Chiêm Thành, Miến Điện, Java) thần phục, tiếp nhận quan hệ triều chống với triều Nguyên, tuy nhiên bị cự tuyệt, do đó triều Nguyên phái khiển quân đội tiến công các quốc gia hoặc khu vực này, trong đó nổi danh nhất là Chiến tranh Nguyên-Nhật, cũng là bi thảm nhất[25]

Vương triều Cao Ly có lãnh thổ là bán đảo Triều Tiên, sau này gia tộc Thôi (Choe) thống trị chính quyền, quốc vương biến thành bù nhìn. Cao Ly trước sau thần phục triều Liêu và triều Kim, Mông Cổ sau khi trỗi dậy cùng Cao Ly phạt Kim, đồng thời hẹn ước là nước huynh đệ. Năm 1225, Mông Cổ yêu cầu Cao Ly triều cống cho mình, khi sứ tiết Mông Cổ đến biên giới Uiju (Nghĩa Châu) thì bị Cao Ly làm hại, đương thời Mông Cổ bận Tây chinh nên không tiến hành chinh thảo. Năm 1231, Oa Khoát Đài Hãn phái Tát Lễ Tháp suất binh xâm nhập Cao Ly, lãnh tụ chính quyền Thôi thị là Thôi Vũ (Choe Woo) kháng cự thất bại, thủ đô Cao Ly là Tùng Đô (Songdo, nay là [[Kaesong) bị đánh chiếm, sử xưng Chiến tranh Cao Ly-Mông Cổ. Quân Mông Cổ đặt nhiều vị Đạt lỗ hoa xích để giám sát chính sự của Cao Ly. Năm sau, Thôi Vũ giết Đạt lỗ hoa xích, ủng hộ Cao Ly Cao Tông từ Tùng Đô dời đến đảo Giang Hoa (Ganghwa), tiến hành trường kỳ kháng Mông, ngoài ra còn có lực lượng Tam Biệt Sao (Sambyeolcho) kháng cự quân Mông đến năm 1273. Tuy nhiên, triều đình Cao Ly phân liệt thành phái văn có ý phản chiến, và chính quyền Thôi thị có ý kháng Mông. Thời Quý Do, Mông Kha, Mông Cổ lại bốn lần thảo phạt lãnh địa Cao Ly, năm 1258 chính quyền Thôi thị bị lật đổ, sau đó Cao Ly Cao Tông khiển vương tử đến xưng thần, chính thức trở thành nước phiên thuộc của Mông Cổ. Năm 1283, nhằm phục vụ thảo phạt Nhật Bản, Nguyên Thế Thổ cho đặt Chinh Đông hành tỉnh tại Cao Ly, quốc vương của Cao Ly là tả thừa tướng của hành tỉnh, nội chính chịu sự khống chế của người Mông Cổ. Quân chủ của Cao Ly từ thời Trung Liệt Vương kết hôn với công chúa Mông Cổ, người kế thừa quân chủ Cao Ly theo ước định cần phải trú tại Đại Đô của Nguyên để trưởng thành theo phương thức của người Mông Cổ, sau đó mới có thể về Cao Ly[25].

Sau khi Cao Ly trở thành nước phiên thuộc của triều Nguyên, Nguyên Thế Tổ sáu lần khiển sứ giả yêu cầu Nhật Bản (thời Mạc phủ Kamakura) triều cống, song đều thất bại, đo đó bắt đầu Chiến tranh Nguyên-Nhật. Năm 1274, quân Nguyên phát động chiến tranh xâm nhập Nhật Bản lần thứ nhất, sử thư Nhật Bản xưng là chiến dịch Bunei (文永の役), triều đình Nguyên phái hơn 32 nghìn người Đông chinh Nhật Bản, cuối cùng do gặp phải bão nên thương vong thảm trọng. Năm 1281, Hốt Tất Liệt lại phát động chiến tranh xâm nhập Nhật Bản lần thứ nhì, sử thư Nhật Bản xưng là chiến dịch Koan (弘安の役), do Phạm Văn Hổ, Lý Đình suất hơn 10 vạn quân Giang Nam, nhưng do quân Nhật tích cực kháng cự, và quân Nguyên lại gặp phải bão, nên cuối cùng lại chịu thảm bại. Nhận định phổ biến là bão và quân Nguyên không giỏi thủy chiến là các nguyên nhân lớn nhất dẫn đến thất bại. Sau này, Nguyên Thế Tổ lại chuẩn bị đông chinh lần thứ ba, song do đại thần khuyến gián, lại thêm việc xuất binh tiến công An Nam nên bãi bỏ[25]. Sau đó, Nguyên Thế Tổ nhiều lần khiển sứ song đều bị Nhật Bản cự tuyệt, quan hệ thông sứ mãi không thể kiến lập, song giao lưu kinh tế và văn hóa vẫn rất phồn thịnh, người Nhật Bản sang Nguyên hầu hết là thương nhân và thiền tăng. Triều đình Nguyên hạ lệnh cho quan ty duyên hải khai thông mậu dịch hải ngoại với Nhật Bản, cảng chủ yếu là Khánh Nguyên (nay là Ninh Ba)[25].

Lãnh thổ Đại Việt (An Nam) nằm tại miền bắc Việt Nam ngày nay, từ thời Ngũ Đại-Bắc Tống đã độc lập với Trung Hoa. Mông Kha Hãn vào năm 1257 phái Ngột Lương Hợp Thai tiến công Đại Việt (thời Trần), Chiến tranh Mông-Việt bùng phát. Sau khi kết thúc giao tranh, quân Mông Cổ thua lui về Vân Nam, nhưng Trần Thái Tông xưng thần trên danh nghĩa với Mông Cổ, được Mông Kha Hãn phong làm An Nam quốc vương. Tuy nhiên, Mông Cổ vẫn chưa bỏ mộng chinh phạt Đại Việt, họ tiếp tục đưa ra nhiều yêu sách đòi Trần Thái Tông và con là Trần Thánh Tông phải kê khai dân số, gửi quân chi viện, chịu sự giám sát của quan darugachi, đích thân sang chầu,... những điều khoản này phần này nhiều bị các vua Trần từ chối. Tình hình càng căng thẳng hơn sau khi Trần Thánh Tông nhường ngôi cho Trần Nhân Tông năm 1278. Đương thời phía nam của Đại Việt có nước Chiêm Thành, năm 1282 Quốc vương Chiêm Thành là Indravarman IV khiển sứ triều cống triều Nguyên, Nguyên Thế Tổ nhân đó đặt Kinh Hồ Chiêm Thành hành trung thư tỉnh, cho A Lý Hải Nha làm bình chương chính sự. Do Chiêm Thành câu lưu sứ giả của Nguyên, Nguyên Thế Tổ dựa vào đó phát binh phân thủy bộ tiến công. Ông bổ nhiệm Toa Đô suất thủy quân từ Quảng Châu vượt biển công kích Chiêm Thành. Năm sau, thủy quân Mông Cổ đánh hạ thành mà Indravarman IV cứ thủ, Indravarman IV cầu hòa, song sau khi Mông Cổ thoái quân lại giết sứ giả[33]. Năm 1284, Nguyên Thế Tổ phái Trấn Nam vương Thoát Hoan, A Lý Hải Nha và Toa Đô suất quân mượn đường Đại Việt tiến công Chiêm Thành, song Trần Thánh Tông, Trần Nhân Tông phản kháng nên hai bên bùng phát chiến tranh. Quân Nguyên xâm nhập Đại Việt với quy mô lớn, đánh chiếm được kinh đô Thăng Long. Tuy nhiên, hai vua Trần và các tướng tôn thất tài ba như Trần Quang Khải, Trần Hưng Đạo suất lĩnh quân Việt tích cực kháng cự, lại thêm quân Nguyên mắc phải ôn dịch. Cuối cùng, quân Nguyên triệt thoái vào năm 1285, trên đường bị quân Việt tập kích, tổn thất quá bán. Năm 1288, triều đình Nguyên lại tiến hành nam chinh song vẫn thất bại, sau đó Trần Nhân Tông thỉnh hòa. Cuộc chiến tranh kéo dài này đến thời Nguyên Thành Tông mới ngưng, An Nam và Chiêm Thành về sau duy trì triều cống triều đình Nguyên. Đương thời, có nhiều quốc đảo tại Đông Nam Á triều cống cho triều đình Nguyên, hữu danh có Mã Lan Đan (nay là Malacca), Tô Mộc Đô Lạp (nay là Sumatra). Năm 1292, Nguyên Thế Tổ mệnh Diệc Hắc Mê Thất, Sử Bật và Cao Hưng đem thủy quân Phúc Kiến nam chinh Vương quốc Majapahit trên đảo Java, đồng thời làm khuất phục nước lân cận của Majapahit là Cát Lang, song trúng kế bị đột kích, chiến bại trở về, song sau đó Majapahit vẫn phái sứ giả đến triều cống[29]. Ngoài ra, Nguyên Thế Tổ còn phái sứ giả chiêu hàng Lưu Cầu Quốc (nay là Đài Loan hoặc Ryukyu), song sứ giả chỉ đến Bành Hồ rồi về[25].

Đại Lý kế thừa Nam Chiếu từ thời Đường, do Đoàn Tư Bình kiến quốc vào năm 937, chiếm hữu khu vực Vân Nam ngày nay. Năm 1252, Mông Kha Hãn mệnh Hốt Tất Liệt và Ngột Lương Hợp Thai từ Tứ Xuyên đi đường vòng về phía nam diệt Đại Lý, Quốc vương Đoàn Hưng Trí của Đại Lý bị giáng làm Đại Lý thế tập tổng quản. Thổ Phồn từ thời vãn Đường đã tiến vào suy thoái, song Phật giáo Tạng truyền tại đây lại ngày càng hưng thịnh, thế lực của lạt ma vượt quá địa vị của tán phổ (quân chủ). Năm 1247, con thứ của Oa Khoát Đài Hãn là Khoát Đoan triệu thỉnh lạt ma Ban Trí Đạt (Pandit) đến Lương Châu, sử xưng Lương Châu hội minh, từ sau đó lạt ma Thổ Phồn và đại hãn Mông Cổ hình thành quan hệ bố thí. Khi Hốt Tất Liệt nam chinh Đại Lý, phân binh thảo phạt Thổ Phồn, Lạt ma Ban Trí Đạt và tán phổ đầu hàng, Thổ Phồn mất. Nguyên Thế Tổ phong người kế nhiệm Ban Trí Đạt là Bát Tư Ba (Phagpa) là "đế sư", kiêm nhiệm tổng chế viện (sau đổi thành tuyên chính viện) viện sứ, nắm quyền lực thống trị khu vực Ô Tự Tạng (U-Tsang), khiến người thống trị Tây Tạng chuyển từ tán phổ sang lạt ma. Vào sơ kỳ của triều Nguyên, Miến Điện nằm dưới quyền cai trị của vương triều Pagan. Nguyên Thế Tổ phái sứ giả chiêu hàng song Pagan không chấp thuận, phái quân xâm nhập Vân Nam, Chiến tranh Nguyên-Miến bùng phát, sau đó quân Nguyên cũng nhiều lần tiến công Miến Điện. Năm 1283, Nguyên Thế Tổ phái quân xâm nhập Miến Điện, hai năm sau quốc vương của Miến Điện thỉnh hòa. Năm 1287, Miến Điện lâm vào nội loạn, quân Nguyên thừa cơ tiến công Miến Điện, thành Pagan bị phá, Miến Điện trở thành phiên thuộc của triều Nguyên, Narathihapate mất vương vị, triều đình Nguyên lập Miến Trung hành tỉnh, sau đó bổ nhiệm quốc vương Pagan làm tả thừa tướng của hành tỉnh, trở thành bù nhìn của triều Nguyên. Năm 1368, người Shan lập Vương quốc Ava tại miền đông của Miến Điện. Người Môn kiến đô tại Martaban, năm 1369 thiên đô đến Pegu, kiến lập vương triều Pegu, hai vương quốc nam bắc giao chiến. Thủ lĩnh của người Shan cầm giữ Miến Điện vương, khiến Nguyên Thành Tông phái quân Nguyên thảo phạt, cuối cùng Ava phái sứ triều cống. Vương quốc Lan Na nằm tại phía đông của Ava, từng liên hiệp với Ava kháng cự quân Nguyên, triều Nguyên nhiều lần thảo phạt song chưa thành, đến thời Nguyên Thái Định Đế mới nội phụ[29]. Đương thời, tại khu vực Thái Lan ngày nay còn có Vương quốc Sukhothai, Vương quốc Ayutthaya cùng các tiểu quốc khác. Đến cuối thời Nguyên Thế Tổ, Ayutthaya bắt đầu tiến cống triều đình Nguyên, đến cuối thời Nguyên thì vương quốc này thôn tính các tiểu quốc khác, thống nhất thành Xiêm La[25].

Thời kỳ Đế quốc Mông Cổ tiến hành ba lần tây chinh cũng là lúc Giáo hoàng La Mã đề xướng Thập tự quân đông chinh Tây Á nhằm thu phục Jerusalem. Do Giáo hoàng La Mã rất cần viện trợ từ bên ngoài để chống lại tín đồ Hồi giáo, và các quốc gia Cơ Đốc giáo tại châu Âu vừa trải qua Tây chinh lần thứ hai của Mông Cổ, lại thêm giao thông giữa phương đông và phương tây lúc này rất tiện lợi, nên nhiều lần phái sứ giả về phía đông để hiểu rõ về cường quốc phương đông này[34]. Năm 1245, Giáo hoàng La Mã từng phái Giovanni da Pian del Carpine qua Hãn quốc Khâm Sát đến Hòa Lâm yết kiến Quý Do Hãn, về nước ghi chép thành "Ystoria Mongalorum". Năm 1253, Quốc vương Louis IX của Pháp phái Guillaume xứ Rubrouck lấy danh nghĩa truyền giáo đến Hòa Lâm yết kiến Mông Kha Hãn, về nước ghi chép thành sách ký sự. Năm 1316, một người Ý là Odorico xứ Pordenone theo đường biển đến Đại Đô, tham gia khánh điển cung đình của Nguyên Thái Định Đế, về nước ghi chép thành sách ký sự, phạm vi xa đến Tây Tạng, miêu tả khá tỉ mỉ Đại Đô và cung đình. Trứ danh nhất là nhà thám hiểm người Ý Marco Polo, ông cùng cha và chú đến Nguyên vào năm 1275 yết kiến Nguyên Thế Tố, đến năm 1291 mới rời đi. Ông đảm nhiệm chức vụ quan viên trong triều đình Nguyên, từng đến các địa phương của Nguyên, "Marco Polo du ký" của ông phản ánh nhiều góc độ của triều Nguyên, hấp dẫn người châu Âu đến Trung Quốc. Ngoài ra, triều Nguyên và các quốc gia khu vực chau Phi cũng có qua lại, Uông Đại Uyên vào năm 1330 và 1337 hai lần vượt biển qua nhiều địa phương tại Nam Dương và Tây Dương, cuối cùng ghi chép thành "Đảo di chí lược", có ảnh hưởng đến Trịnh Hòa hạ Tây Dương vào sơ kỳ thời Minh.