在中南半岛的第一场军事行动就收获了大胜让忽必烈信心倍增，于是他派出另一支军队通过海路去攻打占城（今越南南部）。不过这次军事行动元军就没有那么顺利了，占城人非常擅长在丛林里展开游击战，结果元军吃尽苦头却无法实现攻克占城的目标。
在军事上受挫后，忽必烈又联络安南（今越南北部），希望能与它展开合作共同出兵攻打占城。安南与占城是世仇，彼此间可谓是不共戴天。但是这一次，安南人却拒绝了元朝的合作邀请。因为占城一旦灭亡，安南就很难独善其身了。结果忽必烈却以安南拒绝合作为由，发兵攻打安南。
元朝对安南、占城的战争持续了数年时间，安南人与占城人充分利用地理条件优势与元军展开游击战。元军虽然骁勇善战，但在中南半岛的丛林中却毫无优势可言。比战争死亡更令元军恐怖的就是这些北方远道而来的大兵无法适应中南半岛湿热的环境。一些传染病对当地人影响轻微，但对元军造成的影响却足以致命，结果就是死于传染病的人数超过了战斗中的死亡人数。事实上，元朝之所以无法在中南半岛站稳脚跟，最主要的原因就是受到这些传染病的困扰。
此外，忽必烈还派出军队在1292年发动了对东南亚岛国爪哇（今印度尼西亚爪哇岛）的入侵，结局也是灰头土脸，以失败告终。
