Permanece na China 17 anos, exercendo funções administrativas e diplomáticas na corte do soberano Kublai Khan, neto de Gengis Khan. O pai e o tio provavelmente desempenham funções técnicas, talvez de aconselhamento militar. Em 1295, os Polo se oferecem para acompanhar uma princesa mongol até a Pérsia, e então voltam a Veneza, com riquezas e especiarias.
Três anos depois, Marco Polo é feito prisioneiro em uma batalha entre venezianos e genoveses, tradicionais rivais. Na prisão, em Gênova, narra as aventuras no Oriente ao escritor toscano Rustichello, que redige o Livro das Maravilhas - A Descrição do Mundo. Marco Polo torna-se famoso. Ao sair da prisão, volta para Veneza, onde fica até a morte. No decorrer dos séculos, o Livro das Maravilhas transforma-se num clássico traduzido para inúmeras línguas.
As informações geográficas nele contidas são utilizadas durante a era das viagens marítimas nos séculos XV e XVI. Em 1996, a sinóloga britânica Frances Wood lança um livro que discute a hipótese de que Polo jamais tenha chegado à China.