忽必烈也曾派遣撒儿塔与奥都剌合蛮等出使伊利汗国，钩考他在伊利汗国的属民与分户应缴的财物。
至元二十年(1283),忽必烈又派遣丞相孛罗和拂林人爱薛出使伊利汗国，爱薛充当翻译。两人到达伊利汗国，见到阿鲁浑汗，深受阿鲁浑汗器重，阿鲁浑汗遂请准忽必烈，把孛罗留下作为自己的丞相。
从此以后，孛罗丞相定居伊利汗国，相继辅佐阿鲁浑、亦邻真朵儿只(海合都)、拜都、合赞、合儿班答(完者都)等人治国，为伊利汗国的发展作出了重要贡献。
忽必烈同伊利汗国交往非常频繁，促进了双方政治、经济和文化的交往与发展。元朝的政治、经济和文化制度对伊利汗国影响很大，其汗廷的组织与制度，差不多完全和蒙古汗廷相同，选汗的忽里台制度、汗的即位仪式等都沿袭蒙古制度，与元朝一模一样。
伊利汗国定都桃里寺(今伊朗阿塞拜疆大不里十),以蔑剌哈为陪都，亦仿效忽必烈实行冬夏两都巡幸制度。
