忽必烈不僅要在陸地上稱霸，而且還要稱霸海洋，他派人從海路進軍占城、爪哇，但是他的侵略招到痛擊，得不償失。
元朝滅亡南宋後，曾封占城王爲郡王。1280年（元至元十七年），忽必烈命唆都在占城設置行省，進行統治。1282年（至元十九年），忽必烈以占城王子補的扣押元代派往暹國、馬八兒國使者爲由，發兵攻打占城。遠征軍調遣了江浙、福建、湖廣各地元軍5000人，徵海船100艘，戰船2500艘，由唆都率領，走海道進侵佔城。占城國王在木城西10裏設置行宮，以木城爲核心組織防禦，調集重兵堅守，並沿木城四面約20餘里建起樓柵，修築了100多座炮臺。
1283年（元至元二十年）正月，元軍攻克木城。占城國王爲重整旗鼓繼續抗擊元軍，在木城戰敗後派出使者詐降。國王自己退到保大州西北的鴉候山，集結兵力，準備伺機反攻。唆都很快發現占城國王的企圖，一怒之下舉兵大肆進攻，但被占城軍擊敗。進入占城作戰的元軍傷亡日增，不得不於第二年撤還。忽必烈又命脫歡、李恆率軍會合唆都合兵，經安南再侵佔城。但假道安南的軍事行動遭到堅決抵抗，元軍即轉向對安南的作戰。
1292年（元至元二十九年），忽必烈命史弼、高興、亦黑迷失作統領，調集福建、江西、湖廣兵2萬人，戰船1000艘，攜載供大軍一年的糧食，遠渡重洋，侵略爪哇。遠征軍從泉州出發，渡海經萬里石塘（東沙、中沙、西沙、南沙羣島）等地，經兩個月的航行，進抵爪哇國境，然後分水、陸兩道進擊。
這時，爪哇國王被相鄰的葛郎國主所殺。爪哇國王的女婿土罕必闍耶，率兵攻擊葛郎國主哈只葛當，結果戰敗。土罕必闍耶聽說元軍登陸，便生出借刀殺人之計，企圖借元軍之力向葛郎國復仇。他派使者迎接元軍，表示降附，並獻出爪哇國和葛郎國山川、戶口圖籍，以換取元軍信任。元軍即以主要兵力與葛郎國軍隊作戰，擊潰葛郎軍，追擊進入葛郎國，圍攻答哈城。
哈只葛當無力抗禦，投降了元軍。土罕必闍耶在元軍攻佔葛郎國後，藉口返回爪哇籌措貢品，脫離了元軍的控制，在中途起兵反元。元軍對此毫無戒備，在從葛郎國撤還時，被爪哇軍襲擊，傷亡慘重。元軍無力再戰，只得從海上撤退，航行兩個多月後返回泉州。這次遠征，元軍僅死亡的兵士就有3000多人，掠奪所獲，不償其失。忽必烈對此大失所望，史弼和亦黑迷失都因此受到責罰。
