尼古剌兄弟大約於公元1266年到達大汗住處，大汗即元世祖忽必烈。大汗見到他們很高興。據說蒙古大汗後來命尼古剌兄弟帶了他的致羅馬教皇的書信回到歐洲去，要教皇派遣100個熟悉基督教律和通曉七藝的人到中國來。並要他們到耶路撒冷取回耶穌聖墓上的燈油，如果這些人能證明基督教勝於其他宗教，忽必烈就可以改信基督教等等。這是《馬可·波羅遊記》里的話，恐怕多少有點誇大，不過尼古剌兄弟畢竟奉大汗之命回到歐洲去了。
尼古剌兄弟在外的經商和旅行，特別是從東方帶回的動人見聞，使得馬可·波羅既羨慕又敬仰，他也很想做一個商人漫遊東方。當他把這個願望告訴他父親的時候，得到了熱情的支持和鼓勵。後來，馬可·波羅這個美好的願望實現了。
公元1271年，他的父親和叔父再次動身去中國，決定帶馬可·波羅同行，於是年輕的馬可·波羅以義大利威尼斯商人的身份，懷著了解東方的心情，踏上了東行之途。馬可·波羅到達大都時已經21歲，風華正茂，由父親和叔父帶著覲見忽必烈大汗。
忽必烈非常高興，在宮內設宴歡迎，並留他們在朝中居住下來，馬可·波羅善於學習，很快熟悉了朝廷禮儀，掌握了蒙古語等語言。忽必烈在和馬可·波羅的接觸中，發現他具有敏銳的觀察力，因此對他很器重，除了在京城大都應差外，還幾次安排他到國內各地和一些鄰近國家，進行遊覽和訪問。
公元1295年，馬可·波羅返回故鄉威尼斯，口述了著名的《馬可·波羅遊記》一書。馬可·波羅生命的歷程在人們看來實在是太精彩了，以至由他講述，比薩作家魯思蒂謙諾筆錄的這本遊記，輕易成了中古歐洲最暢銷的著作。
遊記的最原始版本《世界奇異錄》作者，這樣評論他的“故事人”：“從上帝創造亞當到現在，從沒有人，無論是基督徒、異教徒、韃靼、印度人或任何種族的人，像馬可·波羅那樣到過世界那麼多地方觀察和探險，知道那麼多的奇風異俗。”在這部影響歐洲數個世紀的名作中，作者描繪了北京、杭州等富庶繁華的中國城市，引發了西方世界對遙遠、神秘的東方世界的遐想。
帶回許多東方珍寶的馬可·波羅成了富豪，人稱“百萬君”。但同時也得了“百萬謊言的人”的稱號，因為很多威尼斯人認為他的“天方夜譚”不可盡信。但自稱看過馬可·波羅拿出珠寶的船主佐羅說：“如果不是韃靼的國王，誰能給這麼多財富？”