在路途中，他們經地中海向南航行；接著從地中海東岸的阿克城出發，途經小亞細亞、兩河流域、波斯、阿富汗、中亞細亞、帕米爾高原、塔克拉瑪幹沙漠，曆經千辛萬苦，於1275年5月到達中國元朝的上都。當時忽必烈已率蒙古鐵騎統一了中國，由於馬可·波羅聰明機靈，很受忽必烈的喜愛，於是讓馬可·波羅在元朝做17年的官。馬可·波羅除在京城大都（今北京）視事外，還經常奉忽必烈的命令巡遊外省，在新疆、甘肅、山西、蒙古、雲南、江蘇、浙江、福建等地也曾留下了他的足跡，他還奉命出使過緬甸和南洋。忽必烈答應他們完成任務後就可以直接折返故裏，因此到達波斯後，他們繼續西行，曆經將近一年的時間才回到了故裏——威尼斯。
對於馬可·波羅是否到過中國，以及在《馬可·波羅遊記》裏記載的是否是馬可·波羅的真實經曆的問題，人們對此爭論不休。
有些人認為馬可·波羅來過中國。
國內外“肯定論者”之所以肯定或承認馬可·波羅到過中國，主要基於兩個方麵的理由：一是人們對馬可·波羅與《馬可·波羅遊記》的善意解釋。另一方麵的原因是《馬可·波羅遊記》所記載的某些內容若非親身經曆是不可能知道得那樣詳細具體的。比如他描述了遠東生活其他的細節，如紙幣、大運河、蒙古軍、虎、皇家郵政係統的結構。他並且提到中國對日本的古稱，這是日本在西方文學裏第一次出現。馬可·波羅書中描寫的大都附近的一座橋也較像盧溝橋。
有人認為，馬可·波羅根本就沒來過中國。
《馬可·波羅遊記》雖然對中國的一些文化和曆史有很多的記載，但是有些學者認為他並沒有去過那麼多地方，隻是記下他聽說的故事。因為，中國史籍上沒有任何馬可在揚州當過官的記錄，一個外國人在文化經濟發達的南方商業中心當官而沒有留下任何記載，是不可能的。1982年4月14日，克雷格·克魯拉思在英國《泰晤士報》上發表《馬可·波羅到達中國沒有？》一文，提出了幾點懷疑：一、中國浩如煙海的史籍中根本找不到一條可供考證馬可·波羅的材料；二、書中的很多統計材料都是值得懷疑的，就連蒙古皇帝的家譜也說得含混不清；三、中國文化中最具特色的東西——茶、漢字、裹腳布和筷子等，書中隻字不提，還有對歐洲人來說很先進的印刷術也沒有提到；四、書中的許多中國地名用的都是波斯叫法。因此，馬可·波羅可能隻到過一些中亞國家，他可能和一些到過中國的波斯商人交談過，或是在波斯看到了關於中國的文字介紹，加上道聽途說才拚湊成了《馬可·波羅遊記》。
另外，書中所寫的地理、事物、史實超出了歐洲人當時的認識極限，所以人們難免會懷疑它的真實性。在一些保守的西方人看來，基督教文明是全世界最發達的文明，存在比基督教文明更加發達的文明是不可想象的。馬可·波羅口中的中國是一個經濟文化高度繁榮發達的國度，遠遠高於當時歐洲的社會發展水平，因此這本書被稱為“荒誕不經的神話”，有人說馬可·波羅是一個“騙子”，他撒了一個彌天大謊。
也有人說，馬可·波羅確實到過中國，但他在書中的描述太過誇張，對於中國的富有描寫得有些言過其實，“黃金遍地，香料盈野”，在現在看來這些也有些離譜。但是作為一個到過中國見過“大世麵”的人，不可否認馬可·波羅會帶有炫耀的心態對所見所聞誇大其詞。而《馬可·波羅遊記》是由馬可口述，別人執筆的，馬可的回憶也許會有不準確的地方，執筆者也許會濫用修飾，誇大事實，我們不能單憑這些來否定馬可·波羅到過中國。
事實上馬可·波羅到底有沒有來過中國，有沒有向人們撒謊，這個問題或許在我們能夠找到更加切實的史料記載才能夠找到答案。