馬可孛羅回到威尼斯後，常向人們談說自己的東方之行。當時威尼斯與熱那亞為了爭奪商業利益經常發生戰爭。1296年馬可孛羅參加威尼斯艦隊與熱那亞作戰，兵敗被俘。在熱那亞監獄中，他繼續講述種種東方見聞，受到當局的禮遇和全城歡迎。馬可孛羅把他的豐富見聞，口授給同獄的作家露絲蒂謙（Rustichello），結果寫成了聞名世界的《東方見聞錄》，又稱《寰宇記》，俗稱《馬可孛羅遊記》。

《遊記》被譽為「世界一大奇書」。全書以中國內容為主，記述了馬可孛羅旅居中國和途經中亞、西亞和東南亞許多國家的見聞。書中對元代中國的記載極有價值，如他對北京、西安、濟南、開封、襄陽、鎮江、常州、蘇州、杭州、福州、泉州等城市的記載非常真實，對各地風土人情、物產和城市建築的描寫也很詳細。書中還介紹了中國使用紙幣、用煤炭當燃料等情況。

《馬可孛羅遊記》在中世紀歐洲人面前，展示了一個嶄新的東方世界，加深歐洲人對東方世界，特別是中國的認識。十四、十五世紀歐洲的地理學家，主要根據馬可孛羅這部書所提供的地理知識，繪製出早期的世界地圖。意大利航海家哥倫布（Columbus）早年曾細心閱讀過《遊記》，對東方世界十分嚮往。1492年，他帶着西班牙國王致中國皇帝的書信，試圖尋找前往中國的航道，結果卻意外發現了美洲大陸。在這個意義上說，「地理大發現」是與《馬可孛羅遊記》是分不開的。

《遊記》充滿了中世紀歐洲人聞所未聞的奇聞軼事，當時大多數西方人認為那只是海外奇談，甚至視為異端邪說。隨着歐洲人對東方的知識愈來愈豐富，《遊記》中憶述的許多事物逐漸被證實。在現今學者眼中，《遊記》還有很多疑點：

1. 《遊記》記載的孛羅兄弟（尼古剌與瑪竇）獻投石機攻陷襄陽的事，明顯與事實不符。
2. 中國文獻典籍從未提到馬可孛羅其人。馬可孛羅聲稱他曾奉命治理揚州，在中國文獻中沒有得到印證。
3. 中國最具有特色的文化產物如茶、漢字、印刷術，以及雄偉的長城，在《遊記》中都隻字不提。

正是這些疑點，不少人懷疑馬可孛羅是否到過中國，也有人認為馬可孛羅只到了大都及其周圍地區，對中國其他地區的記載都是在大都道聽塗説而來。