由于忽必烈需要全部精力投入到征服南宋的战役中，他无法腾出手来立即向日本人复仇。于是，1275年忽必烈又向日本派遣了一个使团，要求日本称臣，以免再度兴师入侵日本。日本处死了使节，这让忽必烈很愤怒。不过，当时忽必烈忙于征服南宋的战争而无暇兼顾。
1279年，当最后一位宋帝蹈海淹死以后，忽必烈终于腾出手来，把他的注意力放在征服日本上。
1281年忽必烈以日本杀使臣为由，结集南宋新投降的10万人组成一支大军远征日本。兵分两路：忻都等率蒙古、高丽及汉军4万人，从高丽渡海；阿塔海、范文虎、李庭率新附军乘海船从庆元、定海启航。
不过，在第一次蒙古入侵以后，日本人得到了七年的喘息时间，这使他们有足够的时间设计建造一个虽非坚不可摧、但却足够坚固的防御工事。
元朝的二路大军约定6月以前会于壹岐岛及平壹岛。高丽国王也为元朝提供了1万军队，1500名水手，900只船和大批粮食。然而，人数多、辎重多的元南方军队行动迟缓，没有按预定时间与东路军会合，东路军在等待无望的情况下，从合浦出发，侵袭日本对马、一岐两岛后，进抵筑前志贺岛登陆。
日本守军已有前次抗击蒙古的经验，他们在箱崎、今津等外沿岸构筑防御工事，并以精锐部队开进志贺岛（志贺岛与九州之间有陆路可通），与东征元军进行了激烈战斗。元军战败，退至鹰岛、对马、一岐、长门等地，与姗姗来迟的江南军会合。
然而会合后的元军不但不积极进攻，反而因高丽、汉、蒙古统率之间的矛盾而不能协调作战。这样，蒙古军在毫无荫蔽的前提下，每前进一步都要付出沉重的代价。两方对峙达两个月之久，蒙古军队无法取得胜利。
两个月之后，即8月15至16日，一场巨大的台风袭击了日本海岸，在此次台风袭击下，蒙古东路军损失三分之一，江南军损失一半，一些靠近海岸的士兵被日本人屠杀或溺死。蒙古人第二次东征日本又以惨败而告终。
两次出师失利，并未使忽必烈放弃征服日本的计划。公元1283年年初，忽必烈下令重建攻日大军，建造船只，搜集粮草，引起江南民众的强烈反抗，迫使其暂缓造船事宜。公元1285年，再次下令大造战船，后因部分大臣反对，忽必烈才不得不于1286年正月下诏罢征日本。此后，元朝虽然还有过征伐日本的议论和准备，但均未能实现。
罢征安南
1253年腊月，忽必烈攻占大理后，留大将兀良哈台镇守。兀良哈台平定云南各部之后，于1257年秋，派使节招降安南陈朝（今越南北部）。安南国王陈日煚扣留使节，拒绝投降。同年十一月，兀良哈台率大军沿红河进攻安南。十二月，大败安南军，一举攻陷安南国都升龙（又名大罗城，今河内），安南国王逃往海岛。次年二月，安南国王陈日煚传位于其子陈光昺。至夏，陈光昺派使晋见兀良哈台，表示臣服。
兀良哈台把安南使者送到忽必烈的大帐，忽必烈考虑到此番南征的战略目标在于包抄南宋，现在既然安南表示屈服，也算达到了目的，便接受了乞和，继续征伐南宋的事业。
1260年十二月，忽必烈派礼部侍郎中孟甲等出使安南，允许安南保持衣冠典礼风俗等本国旧制。作为回报，安南国王派族人通侍大夫陈奉公等觐见忽必烈，请求三年一贡。忽必烈同意其要求，并予以册封。此后有一段时间，两国使节往来频繁。
1267年，忽必烈应陈光昺请求任命讷剌丁为安南达鲁花赤（大督官）。不久，忽必烈又下诏要安南君长亲自来朝，贵族子弟入质，编制户口，出兵役，交纳赋税，设置各级达鲁花赤。安南国王不接受这些要求，也不向元使跪拜，且还提出取消达鲁花赤的要求。这让忽必烈很不满，不过此时元朝忙于灭宋，无力南顾。
1279年，元朝消灭南宋残余势力后，开始讨论对安南用兵问题，因南方各地人民不断起义而作罢。1283年，忽必烈以进攻占城（今越南中南部古国）为名，派其子镇南王脱欢、大将李恒率大军南征，要求假道安南，让安南给元军提供粮草。安南新君仁宗陈日烜遣使告知元军，宁愿出粮助饷，但请元军从别道进兵。元军当然不理。
1284年十二月，元军分六路侵入安南，安南大将陈兴道率兵凭险节节抵抗，安南国王亲率10万大军布防于升龙以北的富良江一线。
经过激战，安南国王军队于至元二十二年（1285年）正月十三日撤离升龙，退守天长府。脱欢占领安南国都后竟焚毁了王宫，并挥师南下，同时命令驻扎在占城的元将唆都北上，合击安南主力。
元军会合后，分水陆两路追击安南王国部队。安南王屡战屡败，逃往安邦海口，藏于山林，后又退据清化府。其弟陈益稷投降。元军虽然获胜，但在安南丛林地带，蒙古军骑兵亦无法施展其本领，到了五月，安南进入雨季，潮湿闷热的气候更加令元军苦不堪言，军中疫病丛生。加上安南援兵日增，而且安南军民坚壁清野，元军在当地找不到粮草脱欢被迫放弃已占领的安南京城，于同年夏撤至思明州（今广西宁明县）屯守。而在元军撤退途中，在如月江、册江（乾满江）等地一再遭到安南军民的截击，损失惨重，唆都、李恒等元帅战死。
安南一度收复了全部失地。
元世祖忽必烈听闻败报，搁置了第三次东征日本的计划，把人力物力调集到南方，决心给予小小的安南以毁灭性打击。1286年，元廷征调了约十万人，仍由镇南王脱欢为主帅，再次征讨安南。又征船五百艘，派万户张文虎负责从海路运输军需，保证前方的供应。世祖还封上次来降的安南王弟陈益稷为安南国王，企图用傀儡政权来收服安南民心。
十二月，脱欢率诸军渡过富良江，击败守军，再次进占了安南都城。安南国王逃进了敢喃堡。安南方面仍旧用陈兴道的策略，避免决战，坚壁清野，以小规模的丛林战骚扰元军，并伺机切断元军粮道。
元军的长驱深入，造成士卒疲敝，粮饷短缺，加之天气转热，疲病发生，使元军陷于进退失据之困境，次年二月初，脱欢只得下令全师北撤。
元军征交趾行省参知政事乌马儿、樊辑率水军沿白藤江入海撤退，谁知陈兴道早有准备，在白藤江入海口埋设了数百根木桩，因当时潮汐大涨，元军没有发现水下已经被安南人做了手脚，结果在海口被堵了个严严实实，动弹不得，成了安南水军的活靶子。四百艘战船全军覆没，樊辑当场被俘。上次侥幸逃走的乌马儿这回没有了好运，也被安南俘虏，痛恨蒙古人的安南兵把他倒吊在海里，活活溺死。
脱欢亲自率领的那一路元军，也没什么好果子吃，战战兢兢撤到东关附近的山岭中，被陈日烜及世子陈日燇亲率大军包围，安南兵居高临下，万箭齐发，元军行省右丞阿八赤被乱箭穿身而死，脱欢靠着亲军保驾，仓皇从小路逃跑，饶是这样，脚上还是挨了安南兵一毒箭，好不容易才逃回广西思明州，所率部属，损失了十之六七，比上次败得还要惨。世祖忽必烈见脱欢两次大败，勃然大怒，将他贬谪到扬州，终身不准入觐。
安南虽然再次大获全胜，但也明白自己与元朝的实力相差太过悬殊，于是再度遣使上表，忽必烈虽然不肯干休，但连续几次对外远征，劳民伤财，国力损耗很大，只得暂且按下怒气，接受了安南的贡礼。
元朝与安南的战争，也就到此结束了。
不过到了1293年，忽必烈因为安南新君陈日燇（陈英宗）拒绝来大都朝拜，又调集各路大军，准备四征安南。但第二年正月，忽必烈就去世了，成宗铁穆耳继位，下诏罢征安南，元朝和安南才算实现关系正常化，因而元朝始终未能征服越南。
出征爪哇、缅甸
中国元朝建国后，与爪哇经常互派使节，保持友好。后来爪哇国王对元朝诏使孟右丞刺面（纹身）。元世主忽必烈认为这是对元帝国的莫大侮辱，遂决定出兵征伐。
至元二十九年（1292年）二月，忽必烈任命史弼为统帅，亦黑迷失为副帅，率兵2万，战船千艘，渡海进攻爪哇。十一月，由福建江西湖广三省派来的兵力在泉州集结。元三十年（1293年）春，驶抵爪哇。三月，亦黑迷失率水军，高兴率步军在八节涧会师。
当时，爪哇与邻国葛郎关系不好，爪哇国王哈只葛达那加刺为葛郎国王哈只葛当所杀。爪哇国王女婿土罕必舍耶攻打哈只葛当失败，退保麻喏八歇，得知元军到来，遂遣使以其国山川户口及葛郎国地图迎降求救。史弼允其所求，领军进击葛郎兵，哈只葛当兵败回国。
三月十五日，史弼兵分三路，预定于十九日攻葛郎国首都答哈。
东西两路分别由高兴亦黑迷失指挥；另一路为水军，朔流而上；土罕必舍耶所部为后续部队。十九日，元军到达答哈，哈只葛当指挥10万余部队迎战，双方激战8小时，葛郎兵大败，溃拥入河，淹死者达数万，被杀者5000余人。哈只葛当退至内城据守。元军一面围攻一面招降。当夜，葛郎国王哈只葛当投降。
四月二日土罕必舍耶要求回国，表示以更换正式降表和准备向元朝入贡的珍品。史弼和亦黑迷失同意，并派万户担只不丁和甘州不花带兵200人护送。途中，土罕必舍耶背叛，杀害护送的元军将领，并率部突然进攻元军。元军猝不及防，只能边抗击边退却，步行300里，于二十四日到达海边，登舟返航。航行68昼夜抵达泉州。
元军此次征战爪哇，死士卒3000余人，以失败告终。但莫名其妙的是，爪哇却对大元俯首称臣，年年纳贡称臣。
另外，忽必烈还发动了征伐缅甸的战争。1271年忽必烈派遣使者到缅甸，诏其归附元王朝。当时缅国正是蒲甘王朝时期，那罗梯诃波王拒绝归附纳贡，并杀了元代的使者。
1277年（元至元十四年），干额（今云南盈江县城，元曾于此设镇西路）总管阿禾叛变附附元代。缅王出兵进犯干额，进至金齿（今云南德宏傣族景颇族自治州等地区）。阿禾急忙向元军求救。大理路（今云南大理县）蒙古千户忽都、总管信苴日出兵增援，很快将缅军击溃。元军乘胜进击，向北推进30余里，连破17寨。
随后，云南行省又派遣纳速拉丁率军征伐缅国，招降了忙林、巨木秃等300寨。
1283年，忽必烈发动对缅国的大举侵掠。元军大兵压境，建都（今缅甸北部地区）、金齿等12部相继投降。缅王不得已派出使者与元军议和。孟乃甸（今缅甸蒙米特东北，瑞丽江南岸）白衣头目拒不降元，阻止缅甸使者前往纳款请和。
1287年（元至元二十四年），缅王的庶子不速古里杀了云南王的命官阿难答等，并将缅王囚禁。忽必烈命元军再次进攻缅国。云南王也先帖木儿与诸将率军进至蒲甘。缅军接受以往教训，不与元军正面交战，而是诱敌深入，利用天时地利，大败元军，歼灭7千余人。
战后，缅甸派遣使臣入朝谢罪纳款，三年一贡。至此，蒲甘王朝灭亡，缅国分成若干掸邦。
元成宗继位后，缅甸木连城（今缅甸曼德勒以南）的首领阿散哥也，利用国人对缅王降元的不满，号召抗元，并杀缅王以及元代留在缅国的100多名信使等人。
1299年（元大德三年），缅国王子向元代求救搬兵。元成宗令宗王阔阔、云南行省平章政事薛超兀儿等进兵缅国。元军围困木连城，阿散哥也率军民坚守。在两军对峙中，阿散哥也用重金珍品贿赂元军将领，以求不战而退兵。受了重贿的元军将领以缅国暑热难耐、疫病流行为借口，擅自撤军而还。1303年（元大德七年），元代罢废云南征缅分省。此后，缅国仍然对元代保持着朝贡关系。
财政问题带帝国走入深渊
忽必烈即位后，国家多事，如平定诸王叛乱，统一南宋，对东亚、南亚诸国发动侵略战争，令元廷财政吃紧。另外，维持国家机器的正常运转和赏赐诸王都需要大量的经费。而且他所推行的政策使得开支大增，如他开始营建上都和大都，每一项都是耗资巨大。忽必烈对艺术的支持，他越来越奢华的宴乐和狩猎活动，消耗了大量的宫廷和国库收入。所以忽必烈时期财政问题比较突出。
为了获得所需资金，忽必烈不得不寻求回回理财大臣阿合马的帮助。阿合马的主要财政目标是把所有合格的纳税人登记在册，对某些产品强制实行国家垄断，并且加税。从1262年他被任命为中书省平章政事起，直到他1282年死亡，他一直总理国家财政。他的首要工作之一是将原来未登记在册的应纳税户登记造册。1261年，中国北方大约1418499户被列为应纳税户。1274年，该数字增加到了1967898户。土地税定期征收系统得以建立。
另外，商业税收从1271年的4500锭银增长到1286年的450000锭（前一个数字不包括中国南方的商业税，后一个数字则包括南方。
但是，南方和北方的税收收入都有显著增加）。阿合马也试图利用国家专卖增加收入。他对某些政府专卖品实行配额制。例如，河南行省的钧、徐州，获得了1037070斤的生铁配额，其中200000斤将用于加工制造农具，然后卖给农民以换取粮食。食盐专卖收入从1271年的30000锭银增长到1286年的180000锭银。1276年，阿合马禁止私人生产铜具，改为由政府专门生产。甚至更早的时候，他就已经建立了国家对茶、酒、醋、金、银的专卖，而且获利丰厚。他还建立了提举司，监督从事专卖品生产和销售的工人和商人，防止私自买卖这些产品。总之，阿合马的政策为国库赚取了大量金钱。
但是，他的一系列政策，其中包括过量发行纸币，迫使许多汉人以及在中国的外国人囤积金银，从而大大损害了人们对纸币价值的信心。对纸币信心的丧失不可避免地导致通货膨胀，而通货膨胀又迫使政府进一步增加货币发行量。政府垄断的物价在13世纪70年代一直处于上升趋势。
而阿合马却从自己制定的政策中牟取暴利，中饱私囊，因为金银没有固定价格，因此他可以操纵这两种贵金属的兑率，为自己谋利。
他严格限制贵金属私人交易，但自己却囤积居奇。可以说，阿合马的理财只是想尽各种办法对社会进行敲骨吸髓的搜刮，这种搜刮，虽然在短期内缓解了财政的危机，但是从长期来讲，既激化了社会的矛盾，又使得生产遭受了更大的破坏。这种竭泽而渔的做法，使得社会遭受到了根本性的伤害阿合马的财政政策激起了元廷内部一些重要汉人官员的反对。更为关键的是，太子真金也加入了反对者的行列。真金鄙视而且反对阿合马把自己的儿子和亲戚安插在朝廷重要位置上的做法。蒙古统治精英中有不少人对阿合马的权力膨胀心存恐惧，这些人加入反对阵营，更使得这个回回理财大臣的处境雪上加霜。1282年4月10日夜，当忽必烈离开大都前往他的陪都上都之后，一伙汉人抓住机会密谋诱使阿合马外出，并伺机刺杀了他。忽必烈很快返回首都，并处死了刺客。
但是，除掉阿合马并没有解决忽必烈迫在眉睫的财政问题。阿合马死后，忽必烈的资金需求越发紧迫。这使得蒙古帝国开始走入危机的深渊。
