元朝統治者以理學作為維護封建統治的思想工具。蒙古統治北方之初，北方儒士對南方理學了解極少。公元1235年蒙古軍占領德安（今湖北安陸）時，俘理學家趙複至燕，理學始在北方廣為傳布，於是出現了許衡、郝經、姚樞、竇默、劉因等理學家。及統一江南，南方朱學人物張、吳澄、許謙等，陸學人物陳苑等，均為一代理學名家。其中許衡、劉因、吳澄稱為元代三大理學家。元代理學在學說上繼承宋代理學，並無多大創造，但也自有特色：朱陸之爭漸變為朱陸“和會”，以吳澄最明顯；以許衡為代表的理學家與過去空談性命不同，比較傾向日用生理，提出“治生論”；以劉因為代表的理學家提出返求六經的主張，比較務實。元代理學的這些演變，在理學發展中起著承上啟下的作用，成為明清理學思想的濫觴。除了正統的理學思想外，元代還出現了鄧牧的“異端”思想和謝應芳的無神論思想。鄧牧自稱“三教外人”，表示不列入儒佛道行列。他在《伯牙琴》中對“君”和“吏”進行了無情的抨擊，揭露皇帝是最大的剝削者和掠奪者，幻想重新出現堯、舜時代。謝應芳一生致力於破除世俗迷信和反對佛、道宗教迷信，所著《辨惑編》是反對迷信的專著。
元代在科學技術方麵最突出的成就有：天文學。傑出的天文學家郭守敬、王恂等為編訂《授時曆》，創製了簡儀、仰儀、圭表、景符等十餘種天文觀測儀器，在元朝控製的範圍內陸續設立了二十七所觀測台、站，在測定黃赤大距和恒星觀察等方麵取得了豐富準確的數據。至元十八年（1281）正式頒布了《授時曆》。這部曆法以365.2425日為一年，廢除上元積年、日法，采用近世截元法，在人類曆法史上取得了重大成就。地理學。《大元大一統誌》的編纂、河源的探索、《輿地圖》的問世是元代地理學的主要成績。《大元大一統誌》由孛蘭盻、嶽鉉主編，虞應龍等參加修撰，成書於大德七年（1303）。該書對全國路府州縣的建置沿革、坊郭鄉鎮、山川裏至、土產風俗、古跡人物，皆有詳述，取材多於宋、金、元地誌，因而具有很大價值。至元十七年，元世祖忽必烈令女真人都實探求黃河河源，認為星宿海（火敦腦兒）即河源。都實的考察經過由潘昂霄撰成《河源誌》。道士朱思本考察了今華北、華東、中南十省地理，參閱《大元大一統誌》等地理著作，以“計裏畫方”法，製成《輿地圖》。
元代三部農書的發行標誌著元代農學有很大發展。由司農司編寫的《農桑輯要》，反映了6世紀到13世紀末中國植物栽培的進展，總結了中國13世紀以前的農業生產經驗，保存了大量古農書資料。王楨著的《農書》是一部對全國農業作全麵係統研究的農書，全書共分《農桑通決》、《百穀譜》、《農器圖譜》三大部分。作者認為不違農時，適時播種，因地製宜選擇作物，選擇良種，及時施肥，改造土壤，興修水利是取得豐收的保證。他總結了各種農作物的栽培方法，其中關於棉花的種植法更有現實意義。他繪製了各種農具、農業機械圖三百零六幅，對提高耕作技術有很大作用。畏兀兒人魯明善的《農桑衣食撮要》，依崔寔的《四民月令》為體例，按月記載農事操作和準備，以補《農桑輯要》歲月雜事之不足。醫學。元代也有很多新成就。李杲、朱震亨在傷寒、肺癆等內科學上有新的學說，均屬“金元四大家”；葛可久精於醫治肺癆；危亦林在麻醉、骨折複位手術上有新創造；滑壽善針灸。
另外元代在印刷術、火炮技術、造船術、航海術、水利工程技術等方麵也有許多成就。
與元朝建立外交有哪些國家
元朝是中國曆史上對外關係發展的極盛時代。傳統的陸路、海路交通範圍比前代擴大，來往也更加頻繁。由於蒙古統治者勢力擴展的結果，其統治地域西達到黑海南北和波斯灣地區。在這個遼闊境域之內，從前的此疆彼界盡被掃除，元朝與欽察汗國、伊利汗國有驛路相通。元人形容其時“適千裏者如在戶庭，之萬裏者如出鄰家”，足見交通之便。元朝政府容許和鼓勵各國商人在境內經商或經營國際貿易，蒙古貴族且利用回回商人為之牟利，給予種種特權，因而各國商人來華者極多。元朝統治者對各種宗教、文化采取兼容並蓄政策，也有利於東西文化的交流。
元滅宋後，即遣使“詔諭”東南亞各國來朝，許其“往來互市，各從所欲”。但忽必烈企圖用武力征服各國，先後遣兵侵入安南、占城、爪哇、緬等國。因遭到各國的頑強抵抗，加以江南各地人民紛紛起義反對造船工役和軍需征發，使忽必烈的海外擴張均告失敗。元成宗即位後，下詔罷征南之役，中國與東南亞各國傳統的經濟、文化聯係漸次恢複。當時安南陳朝儒學、佛教都很興盛，入元使者多以儒士充任，喜結交元朝文人學士，賦詩贈答，並帶回元朝贈送的大批佛經、儒學經典和詩文著作，對安南文化教育的發展影響很大。元雜劇傳入安南，促進了安南歌劇藝術的形成。暹國自忽必烈末年以後多次遣使或以王子來元通好，據暹史記載，暹王敢木丁曾親至大都，並請回許多中國陶瓷工匠，開創了暹國的陶瓷業。元朝侵爪哇軍撤回後，爪哇麻匿巴歇朝即以當政大臣充使者來元通好。爪哇商船經常往來於中國、印度之間，經營國際貿易；泉州等地商人到爪哇經商者也很多，常獲大利。元世祖時，真臘（又譯幹不昔、甘不察，今柬埔寨）就遣使來進樂工、藥材等方物。成宗元貞二年（1296），溫州人周達觀隨使臣出使真臘，歸著《真臘風土記》，對該國政治、經濟生活及風土人情作了詳細記載，是研究吳哥時代柬埔寨曆史的最重要資料。據他說，真臘人對輸入的中國器皿、布帛及其他生活用品極為喜愛，爭相購買；到真臘經商或僑居的“唐人”與真臘人民友好相處，很受歡迎。
從公元1231年起，蒙古統治者曾數次遣兵攻打高麗。忽必烈即位後，詔許高麗“完複舊疆”，並以公主嫁給高麗國王之子王睶，睶子璋亦尚公主，與元朝皇室結為“甥舅之好”。元於高麗設立征東行省，即以高麗國王為丞相，仍保留其原有政權機構和製度，“刑賞號令專行其國”，“征賦……唯所用之，不入天府”（姚燧：《高麗沈王詩序》），與元朝國內的其他行省不同。後王璋讓位於其子，以駙馬、沈王身分僑居大都，召著名詩人李齊賢等為侍從。李齊賢與元朝名士大夫交往甚密，相互切磋，學問大進。他所著的《益齋亂稿》，被譽為高麗文學史上的優秀小說詩歌文學作品。此外，尚有不少高麗人在元朝做官。中國與高麗的經濟、文化關係有很大發展。中國商船經常來往高麗，或經高麗往日本貿易。棉花種植、火藥武器等技術皆於元時傳入高麗。
忽必烈兩次大舉侵日，使中日關係一時惡化。成宗即位後，罷征日之役，遣普陀寺僧寧一山附商船出使日本，後僑居其國，極受朝野敬重，死後封為國師。元代赴日寓居的中國名僧十餘人，對日本佛教思想、製度、文學諸方麵有很大影響。來元學習的日本僧人很多，有姓名可考者達兩百餘人，他們遊曆名山大刹，進修禪學、詩文、書畫，收集佛經、經史、詩文等書籍帶回日本。日僧邵元所撰碑文，華瞻流暢，足見其漢文化水平之高。中日間經濟交往也未因戰爭影響有所衰歇，且日趨興盛。元代中日商船來往，有記載的即達四十餘次，實際上遠不止此數。日本船多在慶元停泊，由市舶司依例抽分後，即許自由買賣。日本還招聘中國雕刻工匠以發展印刷業，寓日雕刻工甚多，福建人俞良甫、陳伯榮和江南人陳孟祥等最為著名，對日本文化發展作出了貢獻。
元朝與印度的交往主要通過海路，印度半島南部馬八兒、俱蘭兩國是波斯灣通往中國的必經之地，商船往來較他國尤多。據摩洛哥人伊本？拔圖塔記載，當時中印間的交通，多由中國海舶承擔，大者至用十二帆，可載一千人。至元十六年（1279），馬八兒國遣使來元。忽必烈因俱蘭國未通使節，於至元十六年至二十年，四次遣楊廷璧出使“招諭”，並訪問了馬八兒國。俱蘭國王隨即派使者來元進寶貨雜物，元朝回贈甚厚，並以金符授其王瓦你。至正二年（1342），元順帝妥歡貼睦爾遣使者至德裏，贈與德裏算端男女奴隸及錦綢等名貴物品，要求在印度建造佛寺，德裏算端遣寓居印度的伊本？拔圖塔率領使團入元報聘。有元一代，中印間互派使者達數十次。元朝與阿剌伯半島的交往也較前代頻繁。當時入居元朝的西域伊斯蘭教徒前往麥加朝聖者當不在少數。《島夷誌略》載，雲南有路可通天堂（指麥加），一年以上可至其地。這應是居住雲南的伊斯蘭教徒經常往來於麥加的記錄。
公元1301，元成宗遣使赴馬合答束征取獅豹等物，同時還遣使臣四起，計三十五名，前往刁吉兒取豹子等希奇之物。元人汪大淵隨商船出海遊曆，也到達了非洲的層拔羅（坦桑尼亞桑給巴爾）等國。元代與非洲各國的交往，也見於當時非洲人的記載。據伊本？拔圖塔說，當時有摩洛哥人寓居中國，經商致富；大量精美的中國瓷器運銷海外，轉銷到摩洛哥。
公元1241年裏格尼茨戰役後，歐洲各國對蒙古勢力的強盛始感到震驚。1245年，教皇英諾森四世在裏昂召集宗教大會商討對策，又先遣使者赴蒙古議和，並偵察蒙古情況及其意圖。教士普蘭諾？卡爾平尼等奉命出使，於1246年7月抵和林附近之昔剌斡耳朵。同年，攜大汗貴由致教皇詔書返國。1920年在梵蒂岡檔案中發現貴由致教皇詔書原件，係用波斯文寫成，上鈐蒙古畏兀兒字大汗璽。1248年，法國國王聖路易駐塞浦路斯島，有蒙古統將野裏知吉帶遣使往見，言貴由大汗願保護基督教徒，聖路易即遣教士安得烈出使蒙古，至葉密立，受到攝政皇後斡兀立海迷失的接見。1253年，聖路易複遣教士盧布魯克往見拔都，請許在蒙古境內傳教；拔都命他入朝大汗蒙哥。盧布魯克至和林南汪吉河行宮謁見蒙哥，次年攜蒙哥致法王信返回，將所見所聞的蒙古軍事、政治、民情風俗等情況向法王作了詳細報告。隨著東西交通的通暢和歐洲人對東方的了解，歐洲商人、使臣、教士東來者漸多。1260年前後，威尼斯商人尼哥羅兄弟至薩萊、不花剌等地經商，後隨旭烈兀所遣入朝大汗使者到達上都。忽必烈向他們詢問了歐洲情況，並派他們出使羅馬教廷。1271年，尼哥羅攜其子馬可？波羅回元朝複命，1275年到達上都。從此，馬可？波羅居中國十七年，遊曆了很多地方，於1291年隨護送伊利汗妃的使者由海道回國。其所著行記對後代歐洲人了解中國影響極大。1287年，伊利汗阿魯渾遣大都人、基督教聶思脫裏派教士列班？掃馬出使歐洲各國，訪問了羅馬、巴黎等地，會見了法國國王腓力四世、英王愛德華一世和教皇尼古拉四世。中國人曆訪歐洲諸國，這是有史以來第一次。掃馬出使後，教皇益信蒙古諸汗尊奉基督教，遂於1289年遣教士孟特戈維諾往東方傳教，1294年到達大都後即留居，直到1328年去世。教皇因其傳教有成績，任命他為大都大主教，並多次派教士來元朝。1313年到達大都的教士安德烈，被派到泉州當主教，死後葬泉州，其墓碑尚存。1316年，又有意大利教士鄂多立克來東方旅行，1321年由海路至廣州，經泉州、福州、杭州、建康、揚州等地，到達大都，留居三年，複往中國西部旅行，然後回國。其所著旅行記流傳甚廣。根據這些來元教士的記載，當時在大都、揚州、杭州、泉州等地，都住有歐洲商人和教士，並興建了教堂。1336年，元順帝遣使教廷，阿速將官知樞密院事福定等亦附使者上書教皇，請派新大主教來大都接替已故大主教孟特戈維諾主持教務。1338年，使者抵法國阿維尼翁（教皇駐地），隨後遊曆歐洲各國。教皇遣馬黎諾裏等隨元使來中國，向元順帝進獻一匹駿馬，被稱為“天馬”。“拂朗國進天馬”傳為元代中外關係的佳話。
忽必烈戰勝阿裏不哥後，欽察汗國別兒哥汗表示承認他的大汗地位。後因受海都阻隔，雙方政治關係一度疏遠。忽必烈曾多次遣鐵連出使欽察汗國，約共圖海都，但沒有得到積極響應。至大德七年（1303），察合台後王篤哇、海都子察八兒與元成宗鐵穆耳約和，欽察汗國與元朝的關係始恢複正常。早在窩闊台時，即置驛道通於拔都營帳，其後由斡羅思和欽察草原通往東方的交通日益發達。西方使節、商人東來者，多取此道。經過也的裏河下遊的欽察汗國都城薩萊，至阿母河下遊玉龍傑赤；複經河中地區的不花剌、撒麻耳幹等城，至阿力麻裏；自此北取金山南驛路至嶺北行省首府和林，接嶺北通中原的驛路；東由哈密力（今新疆哈密）路通往中原。據當時歐洲商人、教士和阿剌伯旅行家說，走這條道路雖艱難，但很安全。薩萊成為溝通東西的國際性都市，輸入中國產品極多。不少中國工匠被遷至欽察汗國，從事鑄造銅鏡等行業，而欽察、阿速、斡羅思等族將卒、工匠人等入居元朝的為數更多。欽察軍、阿速軍是元朝軍隊的重要部分，宿衛軍中的隆鎮衛和右、左欽察衛以及右、左阿速衛等即由二族軍士組成。欽察貴族至成為元朝手握重兵、左右朝政的權臣。元文宗圖帖睦爾時收聚境內斡羅思人一萬為軍，置宣忠扈衛親軍都萬戶府以總之，於大都附近給田一百頃屯種。大批斡羅思人移居中國，為曆史上前所未有。
伊利汗國和元朝統治者同屬拖雷後裔，關係較其他汗國尤為密切。在元朝與察合台、窩闊台兩係後王的鬥爭中，伊利汗總是站在元朝方麵，雙方使臣往來十分頻繁。忽必烈大舉征宋時，遣使征炮匠於伊利汗國，阿八哈汗應命派回回炮手東來，把回回炮技術傳入中國。至元二十年（1283），元世祖忽必烈遣孛羅丞相出使伊利汗國，後留居波斯，參議政事。元代，伊利汗國境內波斯、阿拉伯各族人入元做官、經商、行醫和從事手工業者甚多，漢族官員、文人、工匠留居伊利汗國者亦為數不少，雙方來往如同一家，經濟、文化交流達到空前規模。通過伊利汗國境的傳統絲綢之路和從波斯灣到泉州、廣州的海路都十分活躍。
元朝中西交通發達，促進了中國與各國的經濟文化交流。中國印刷術、火藥武器製造技術等重大科學發明，都在這一時期西傳。波斯、阿拉伯素稱發達的天文、醫學等成就，也大量被介紹到中國。旭烈兀西征時，曾帶去許多中國炮手、天文家、醫生等，後來多留居波斯，波斯著名天文家納速剌丁？徒昔奉命建蔑剌合天文台，編纂天文表，均有中國學者參加工作，徒昔向他們學習了中國天文推步之術。伊利汗亦鄰真朵兒隻（海合都）為填補國庫空虛，欲仿元朝發行紙幣，即請孛羅丞相指教鈔法，其所印之鈔及行用製度，與元朝全同，雖行用不久，但影響頗大，至今波斯語尚稱紙幣為“鈔”。合讚汗時，整頓驛站製度，頒發乘驛圓牌，其法亦仿自元朝。拉施都丁奉合讚之命編纂《史集》，得到寓居波斯的中國學者相助，尤以熟悉元朝典故的孛羅丞相對他的幫助最大，因此能利用中國史料。拉施都丁還主編了一部《伊利汗的中國科學寶藏》，介紹中國曆代醫學成就。元朝時入居中國的西域各國人極多。他們散居各地，被統稱為色目人，享有許多特權，或仕至大官，或為富商大賈，擅水陸之利，其中不少人對中國科學文化的發展作出了貢獻。敘利亞人愛薛精通星曆、醫藥之學，貴由在位時來蒙古，後入忽必烈藩府，忽必烈即位後，命掌西域星曆、醫藥二司事。大都、上都各設有回回藥物院，配製禦用藥物。回回醫生除服務於宮廷、京師者外，還有不少散在各地行醫，很受民間歡迎。各種西域藥物、醫法輸入中國，豐富了中國的醫學寶庫。早在成吉思汗時，波斯、阿拉伯曆法就被介紹到中國。忽必烈居藩時，征召回回星曆學者，波斯人劄馬魯丁應召東來，後主西域星曆司，至元四年（1267）撰進《萬年曆》，並製造了一套西域儀象，包括渾儀、天球儀、地球儀等七種。後立回回司天台，即以劄馬魯丁為提點，吸收了不少西域天文學者在其中工作。波斯、阿拉伯天文曆法、數學、醫學、史地等各類書籍於元時大量傳入中國，僅秘書監所存者即達百餘部，其中包括兀忽裏底（歐幾裏德）幾何學著作。現存明初刻本《回回藥方》，即元人所譯阿拉伯醫書。阿拉伯學者贍思精通漢文，曾參與編纂《經世大典》，所著《西國圖經》、《西域異人錄》等書，當係譯介阿拉伯史地著作，惜今不存。窩闊台曾令木速蠻工匠在和林北一日程的春季駐地建迦堅茶寒殿。忽必烈時，又有阿拉伯建築家也黑迭兒參加了大都皇城和宮苑的建設。自成吉思汗西征以來，大批西域工匠被俘東遷，後散居漠北、中原各地，立局造作，有織造金錦的納失失局以及金玉等匠局。由於東西貿易興旺，輸入中國的西域玉石、紡織品、食品以及珍禽異獸源源不斷，滿足了元朝宮廷、貴族、官僚、富豪的奢侈生活需要。元人忽思慧所撰《飲膳政要》，載有多種回回食物及烹調方法，馬思答吉湯（肉湯）、舍兒別（果汁）等均為元宮廷、貴族所喜愛。