马可孛罗回到威尼斯后，常向人们谈说自己的东方之行。当时威尼斯与热那亚为了争夺商业利益经常发生战争。1296年马可孛罗参加威尼斯舰队与热那亚作战，兵败被俘。在热那亚监狱中，他继续讲述种种东方见闻，受到当局的礼遇和全城欢迎。马可孛罗把他的丰富见闻，口授给同狱的作家鲁思蒂谦（Rustichello），结果写成了闻名世界的《东方见闻录》，又称《寰宇记》，俗称《马可孛罗游记》。

《游记》被誉为“世界一大奇书”。全书以中国内容为主，记述了马可孛罗旅居中国和途经中亚、西亚和东南亚许多国家的见闻。书中对元代中国的记载极有价值，如他对北京、西安、济南、开封、襄阳、镇江、常州、苏州、杭州、福州、泉州等城市的记载非常真实，对各地风土人情、物产和城市建筑的描写也很详细。书中还介绍了中国使用纸币、用煤炭当燃料等情况。

《马可孛罗游记》在中世纪欧洲人面前，展示了一个崭新的东方世界，加深欧洲人对东方世界，特别是中国的认识。十四、十五世纪欧洲的地理学家，主要根据马可孛罗这部书所提供的地理知识，绘制出早期的世界地图。意大利航海家哥伦布（Columbus）早年曾细心阅读过《游记》，对东方世界十分向往。1492年，他带着西班牙国王致中国皇帝的书信，试图寻找前往中国的航道，结果却意外发现了美洲大陆。在这个意义上说，“地理大发现”是与《马可孛罗游记》是分不开的。

《游记》充满了中世纪欧洲人闻所未闻的奇闻轶事，当时大多数西方人认为那只是海外奇谈，甚至视为异端邪说。随着欧洲人对东方的知识愈来愈丰富，《游记》中忆述的许多事物逐渐被证实。在现今学者眼中，《游记》还有很多疑点：

1. 《游记》记载的孛罗兄弟（尼古剌与玛窦）献投石机攻陷襄阳的事，明显与事实不符。
2. 中国文献典籍从未提到马可孛罗其人。马可孛罗声称他曾奉命治理扬州，在中国文献中没有得到印证。
3. 中国最具有特色的文化产物如茶、汉字、印刷术，以及雄伟的长城，在《游记》中都只字不提。

正是这些疑点，不少人怀疑马可孛罗是否到过中国，也有人认为马可孛罗只到了大都及其周围地区，对中国其他地区的记载都是在大都道听途说而来。