Tuy thất bại trong lần xâm lược năm 1258 nhưng Mông Kha vẫn nuôi ý định thâu tóm Đại Việt để Đế quốc Mông Cổ bành trướng xuống phía Nam, nhưng đến năm 1259 hắn bị giết chết trong trận chiến với nước Tống. Ngôi Hãn bỏ trống khiến hai em trai của Mông Kha là Hốt Tất Liệt và A Lý Bất Ca tranh giành lẫn nhau, A Lý Bất Ca được hội đồng Kurultai ủng hộ trong khi Hốt Tất Liệt tự xưng hoàng đế Mông Cổ, đem quân tấn công A Lý Bất Ca, gây nên cảnh nồi da nấu thịt. Tình hình nội bộ bất ổn nên Hốt Tất Liệt chưa thể tính đến chuyện xâm lược Đại Việt, hắn sai người đưa thư sang Đại Việt hứa hẹn sẽ không gây hấn nữa nếu Đại Việt tiến cống đầy đủ.

Vua Trần Thánh Tông nhượng bộ và đồng ý ba năm tiến cống cho Mông Cổ một lần để tránh chiến tranh. Nhưng những yêu sách của Hốt Tất Liệt đưa ra ngày càng vô lý. Hắn cử một viên quan gọi là Đạt Lỗ Hoa Xích sang giám sát mọi mặt của Đại Việt. Để tình hình bớt căng thẳng, vua Trần Thánh Tông chấp thuận để viên quan này đến Thăng Long. Tuy nhiên khi tên này đến Thăng Long thì luôn có người theo sát từng bước nên hắn không do thám được gì và cũng không thể can dự vào việc triều chính của Đại Việt.

Sau khi dẹp yên nội loạn và chính thức làm hoàng đế Mông Cổ, Hốt Tất Liệt lộ rõ dã tâm muốn thâu tóm Đại Việt. Năm 1267, hắn gửi thư đòi vua Trần Thánh Tông phải thực hiện 6 điều: Phải sang Mông Cổ chầu; phải gửi con hoặc em sang làm con tin; phải nộp sổ kiểm kê dân số; phải cho người đi quân dịch cho Mông Cổ; phải nộp thuế; ép vua Trần Thánh Tông phải để cho viên quan Đạt Lỗ Hoa Xích thay quyền thống trị Đại Việt.

Với những đòi hỏi thái quá như vậy vua Trần Thánh Tông đương nhiên cự tuyệt. Hốt Tất Liệt muốn lấy đó làm cớ xuất binh "chinh phạt", nhưng lúc này y vẫn đang giao tranh với nhà Tống nên không thể tiến đánh Đại Việt. Đến năm 1271, Hốt Tất Liệt chiếm được phía Bắc nước Tống, đổi tên nước là Đại Nguyên, từ đây quân Mông Cổ gọi là quân Nguyên. Hốt Tất Liệt viết chiếu thư đòi vua Trần Thánh Tông phải sang Bắc Kinh chầu và đòi tìm cột đồng Mã Viện (nhằm làm nhục Đại Việt). Thánh Tông lấy cớ đang bệnh trong người nên không thể đi xa được, cột đồng Mã Viện đã bị thất lạc từ lâu nên không tìm được. Tình hình ngoại giao của hai nước diễn ra như vậy trong nhiều năm. Hốt Tất Liệt luôn nghĩ ra những hạch sách, bắt ép, tìm cớ xâm lược, còn Trần Thánh Tông khéo léo từ chối, nhượng bộ nhưng đôi khi cứng rắn với nhà Nguyên, không để cho chúng được nước làm tới.

Đến năm 1278, Trần Thánh Tông lên làm thái thượng hoàng, nhường ngôi cho thái tử Trần Khâm, tức vua Trần Nhân Tông. Một năm sau đó xảy ra sự kiện quan trọng thay đổi cục diện trung nguyên và ảnh hưởng trực tiếp đến Đại Việt. Triều Tống tận diệt trong trận thủy chiến Nhai Môn, nhà Nguyên hoàn toàn làm chủ Trung Hoa.

Sau khi tiêu diệt nhà Tống, Hốt Tất Liệt muốn tiếp tục nam tiến mở rộng đế quốc. Đại Việt trở thành mục tiêu tiếp theo, y từ lâu đã xem Đại Việt là cái gai trong mắt, mối thù bao năm nhức nhối muốn nhổ bỏ từ lâu.

Nghe tin vua Trần Nhân Tông lên ngôi, nhà Nguyên sai Sài Thung sang Đại Việt hạch hỏi, âm mưu khơi màu chiến tranh. Sài Thung cậy mình là "sứ giả thiên triều", vào đến Thăng Long tỏ thái độ ngang tàng, hống hách, cưỡi ngựa đi thẳng vào tận cung điện, quân sĩ cản lại thì bị hắn dùng roi ngựa quật chảy máu đầu.

Sài Thung được triều đình sắp xếp cho ở điện Tập Hiền, hắn nằm lì không chịu tiếp ai, kể cả thái sư Trần Quang Khải thay mặt nhà vua đến tiếp kiến, Sài Thung vẫn không chịu gặp mặt. Hưng Đạo vương Trần Quốc Tuấn muốn dò xét ý đồ của Sài Thung, ngài cắt tóc, mặc áo vải, cải trang thành nhà sư đến thăm hắn. Sài Thung tưởng Hưng Đạo vương là một nhà sư phương bắc nên hắn mới ngồi dậy, sai người pha trà đón tiếp niềm nở. Khi Sài Thung phát hiện nhà sư là do Hưng Đạo vương cải trang thành, hắn ra hiệu cho thuộc hạ vờ lỡ tay chọc mũi tên vào đầu Hưng Đạo vương đến chảy máu, thế nhưng sắc mặt của ông không hề thay đổi, Sài Thung lấy đó làm khâm phục, tiếp đón chu đáo, rồi khi Quốc Tuấn cáo từ, Sài Thung theo tiễn Quốc Tuấn đến tận cửa.

Trong buổi nghị triều, Sài Thung đưa chiếu thư của Hốt Tất Liệt cho vua Trần Nhân Tông, trong thư Hốt Tất Liệt trách cứ Nhân Tông sao dám tự lập mình làm vua mà không xin phép triều đình nhà Nguyên, rồi bắt nhà vua phải sang Bắc Kinh chầu, hoặc phải gửi con em sang làm con tin.

Trong thư, Hốt Tất Liệt còn đe dọa:

- Nếu ngươi không yên, cố ý kháng cự mệnh trẫm thì cứ sửa đắp thành lũy, sắm sửa giáp binh, sẵn sàng mà đợi.

Vua Trần Nhân Tông nén cơn giận, vẫn mềm mỏng nói với Sài Thung:

- Trẫm là người sinh ra trong cung cấm, không quen nắng gió, không đi xa được, nếu đi thì sợ chết ở dọc đường.

Sài Thung bắt bẻ:

- Vua Tống chỉ mới 10 tuổi và cũng sinh trong cung nhưng vẫn sang chầu vua Nguyên được đấy thôi!

Vua Trần Nhân Tông nói:

- Trẫm là vua một nước, là người nắm giữ vận mệnh quốc gia. Nay lại vượt đèo lội suối, đi vào chốn rừng thiêng nước độc, chẳng may có điều bất trắc xảy ra thì nguy cho bá tánh. Lâu nay hai nước có mối giao hảo bền chặt, nhờ ngài chuyển lời với chúa Nguyên miễn cho yêu cầu khó khăn này.

Sài Thung đáp lại:

- Thôi được! Dẫu sao Ngài là vua một nước nên cũng có thể miễn cho Ngài. Nhưng Ngài phải cho con hoặc em sang làm con tin.

Trần Nhân Tông khăng khăng từ chối:

- Tất cả hoàng thân quốc thích đều sinh trưởng chốn hoàng cung, không quen ra ngoài, trẫm e là những người ấy dù có sang được đến nơi cũng không thể sống nổi vì không hợp phong thổ xứ lạ. Họ không thể đảm đương nổi trọng trách này.

Sài Thung thuyết phục vua Trần Nhân Tông sang Bắc Kinh chầu Nguyên chúa không được đành bỏ về nước. Không ép vua Trần sang chầu được, Hốt Tất Liệt lại đưa ra yêu sách ép Đại Việt cống người vàng, hiền sĩ, thợ thuyền. Để xoa dịu tình hình, vua Trần Nhân Tông phái người chú là Trần Di Ái thay mình đến Bắc Kinh chầu chúa Nguyên.

Trần Di Ái đến nơi được Hốt Tất Liệt ra sức chiêu hàng. Y muốn lập một triều đình tay sai người Việt từ phái đoàn của Trần Di Ái, phong cho Di Ái làm An Nam quốc vương, những người đi theo Di Ái cũng được phong chức tước cao, như Lê Mục làm Hàn Lâm học sĩ, Lê Tuân làm Thượng thư. Những chức vụ này ở Đại Việt rất khó với tới, nên Trần Di Ái và tùy tùng của hắn đã xiêu lòng cúi đầu chấp thuận.

Có bộ máy tay sai bù nhìn ấy, Hốt Tất Liệt đắc ý nghĩ rằng hắn đã nắm được Đại Việt trong tay, gửi chiếu thư cho vua Trần Nhân Tông:

- Ngươi đã cáo bệnh không vào chầu, nay cho ngươi được nghỉ mà thuốc thang điều dưỡng, ta đã lập chú ngươi là Trần Di Ái thay ngươi làm vua nước An Nam, cai trị dân chúng của ngươi.

Biết rằng không thể hòa hoãn được nữa, vua Trần Nhân Tông không còn nhượng bộ, nhà vua ban lệnh triệu tập Hưng Đạo vương và các tướng trở về Thăng Long để bàn kế sách chống giặc. Dù bề ngoài tỏ ra nhún nhường Nguyên Mông nhưng triều đình Đại Việt đã âm thầm chuẩn bị binh mã từ sớm, chỉ lo lòng dân liệu có dám cùng triều đình bước vào cuộc chiến không cân sức này không? Thượng hoàng Trần Thánh Tông tổ chức Hội nghị Diên Hồng, mời các bô lão khắp cả nước về đây để hỏi ý kiến các vị: "nên đánh hay nên hòa?"