從至元十年（1273年）起，忽必烈開始著手部署征日戰爭。第二年，忽必烈第一次遠征日本，他命忻都和洪茶丘，以 900艘戰船、15萬名士兵開始了第一次遠征日本。戰爭開始時對元軍來說還是比較順利的，十月，占領對馬、壹歧兩島，繼而進入肥前鬆蒲郡，日軍不得不退守大宰府。可惜的是元軍對日本本土地形不熟，夜晚隻能在船上宿營，天有不測風雲，就在這一天晚上，博多灣出現了罕見的台風暴雨。日本群島四麵環海，除東北部沿海外，均被來自熱帶太平洋的暖流所環繞，也就是我們常說的黑潮，氣候形成較溫和潮濕的海洋性季風氣候。在每年八、九、十月間，日本西部和南部常遭台風襲擊，博多灣恰好正位於台風的襲擊區內。由於不熟悉地形，元軍停泊在博多灣口的艦隊一片混亂，不是互相碰撞而翻，就是被大浪打沉。午夜後，台風漸停，但暴雨又降，加上漆黑一片，落海的兵卒根本無法相救。忻都怕日軍乘機來襲，下令冒雨撤軍回國。此役，元軍死亡兵卒達 135萬人。日本史書則稱此役為“文永之役”。
日本朝野對突如其來的台風趕走元軍十分驚喜，在全國範圍內展開了大規模拜神活動，稱為“神風”。此後“神風”一詞陪伴了日本人 670多年，直到 1945年。
自從蒙古軍崛起於斡難河源以來，諸多戰事鮮嚐敗跡，想不到戰無不勝的蒙古大軍竟然敗在小小的日本手裏，忽必烈當下非常惱火，發誓一定要拿下日本，以解心頭之恨。此後，忽必烈加快了對南宋的戰爭，一邊再次派遣禮部侍郎桂世忠、兵部侍郎何文著等給日本寫信，要求日本投降，否則將訴諸武力，然而日本受到上次戰事的鼓舞，根本不聽蒙古人的話，反而處斬了大元派來的使者，並加寬了日本與元朝之間的海防線，這讓忽必烈備受恥辱。1279年，元終於消滅了南宋，統一了中國大陸。忽必烈立即下令準備第二次攻打日本。
忽必烈第二次進攻日本是在 1281年，忽必烈以日本斬殺元朝使臣為借口，集結了南宋新投降的軍隊 10萬人兵分兩路遠征日本。一路是派大將阿塔海、範文虎、李庭等統率南宋降軍 10萬，從浙江定海起航渡海，另一路由忻都和洪茶丘率領蒙古、高麗和北方漢軍 4萬人組成，從高麗渡海。日本軍隊在箱崎、今津、誌賀等地海岸構築防禦工事，對元軍進行了頑強的抵抗，元軍始終未能深入到日本本土。兩個月後，曆史又重演了，一場巨大台風又讓希望撤退到海上的元軍元氣喪盡。這次東征又以元軍大敗而告終，北路軍損失三分之一，南路軍損失一半。
這樣，忽必烈的兩次東征日本都以失敗而告終，戰敗的結果讓他惱羞成怒，於1283年再次命令南方商人和東北女真人為他建造船隻、高麗人為他提供糧食，準備再次征討日本，但由於連年戰爭，國庫虧空，財政吃緊，忽必烈不得不在 1286年放棄了對日本的戰爭。
台風是忽必烈遠征日本失敗的重要原因之一，這是眾所周知的。那麼，除了台風之外，忽必烈遠征日本失利還有什麼原因呢？
一是蒙古戰船不適於航海作戰。第一次征伐的戰艦是高麗建造的，當時造船工業發達的中國江南及沿海地區尚未被忽必烈完全征服，部分地區仍在南宋軍隊的控製之下。所以，忽必烈不得不將造船的任務交給技術較為落後的高麗人。一方麵，高麗對於造船很反感，認為元朝出兵日本肯定會要求高麗參戰，這必將給高麗人帶來沉重的負擔。另一方麵，讓造船技術落後的高麗在如此短的時間內完成忽必烈強壓的任務實屬難事。高麗人在半年時間建造 900艘跨海戰艦，質量可想而知了。第二次東征雖然有江南軍隊參加，當時江南的造船技術雖然能夠適應跨海作戰，但是 10萬人乘坐的戰艦不但數量多，而且還要能夠進行作戰，南宋又是新降之國，民族仇恨尚未淡化，何談為元出力？質量劣等的戰艦一旦遇上台風，其結果也就不言自明了。