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兄弟两人回到义大利，此时第八次十字军东征刚刚结束，第九次东征正在筹划中。他们拿到教宗格里高利十世给忽必烈的回信，於1271年动身返回中国。这一次尼科洛带了他的儿子马可。
他们从威尼斯乘船到黑海南岸登陆，然后从陆路辗转於1275年抵达元上都（开平），随后又抵达大都（北京）。
马可波罗的聪明一直非常讨忽必烈喜欢，封他许多官，也派他到各地為元朝皇帝的使者。马可波罗去过中国很多地方和见到许多比欧洲先进的文化成就。
在马可波罗动身回欧洲之前，方济各会神父孟高维诺受罗马教宗尼古拉四世派遣，於1291年经海路抵达中国泉州。
1292年，马可波罗和父亲叔叔受忽必烈委託，从泉州出发经海路护送蒙古公主阔阔真到伊儿汗国成婚。忽必烈答应他们，在完成使命后，可以转路回国。1295年波罗一家人回到欧洲。
《马可波罗游记》
波罗一家人回到欧洲后，定居威尼斯。当地人很喜欢来听他们讲诉在中国的经歷，但是大多并不相信他们说的奇人怪事。
1298年，马可波罗参加威尼斯与热那亚之间的海战。战败被俘，在监狱裡花了几个月讲