Маршрут Рубрука примерно совпадал с маршрутом Карпини. 8 августа он пересек Этилию (Итиль, то есть Волгу) - третью из четырех великих рек, которые он называет в своем описании. Продолжая свой путь примерно на восток в течение 34 дней после перехода реки Урал, он прибыл в бассейн реки Сырдарьи, откуда повернул на юго-восток. В течение семи дней Рубрук ехал горной дорогой, быть может, по северо-западным отрогам хребта Киргизского Алатау.

8 ноября он достиг долины реки Талас и города Кенчат, а на следующий день - другого поселения, ближе к горам. Вот что пишет об этом Рубрук: "Я спросил про горы и узнал, что это было продолжение Кавказских гор, которые простираются по обе стороны Каспийского моря, с запада на восток. Тут также я узнал, что мы уже проехали вышеупомянутое море, в которое впадает Этилия".

Вслед за этим Рубрук и его спутники перешли горы и пошли "прекрасной Равниной, имея по правую руку высокие горы, а по левую - море или озеро, чтобы объехать его кругом, нужно 15 дней". Это было озеро Балхаш. Далее Рубрук поехал, как до него Карпини, мимо озера Ала-Куль и через Монголию ко двору великого хана, куда и прибыл 26 декабря. Отсюда после некоторой задержки Рубрук переехал вместе со всем двором в столицу Каракорум, куда так и не был допущен Карпини. Этот город, по словам Рубрука, был обнесен земляными стенами, с воротами на каждой из четырех сторон. Дворец великого хана Мункэ, две мусульманские мечети и один христианский храм составляли главные здания города.

Великого хана в это время не было в столице, и поэтому Рубрук вместе со своими спутниками должен был отправиться в его резиденцию, находившуюся по ту сторону гор, в северной части страны. На следующий день состоялась церемония их представления ко двору хана. Следуя правилу францисканских монахов, они шли босые, причем отморозили себе пальцы на ногах, так как был сильный мороз. Когда татары ввели монахов к Мункэ, они увидели перед собой "курносого человека среднего роста, лежащего на большом диване; на нем была меховая одежда, блестящая, как шкура тюленя". Вокруг Мункэ-хана сидели на шестах соколы и другие птицы. Послам французского короля были предложены разные напитки арак, кумыс и мед. Но послы воздержались от питья, сам же хан вскоре охмелел, и аудиенция должна была прекратиться.

Рубрук провел несколько недель при дворе Мункэ-хана, где встретил много немецких и французских пленников, которых заставляли выделывать оружие, домашнюю утварь. После нескольких аудиенций у великого хана Рубрук получил позволение вернуться в Каракорум и там переждать зиму. Во время своего пребывания в Каракоруме Рубрук собрал интересные сведения о китайцах, об их нравах, обычаях, письме.

Монгольская столица не произвела на него впечатления, за исключением двора великого хана. Поразило монаха другое - наличие, кроме языческих, буддийских храмов, двух мечетей и одной христианской (несторианской) церкви - доказательство непонятной для средневековых католиков веротерпимости монголов.

Мункэ передал послу письмо французскому королю. Он называл себя в этом письме владыкой мира и требовал от французов присяги на верность, если они хотят жить с ним в мире. Спутник Рубрука, монах-итальянец Бартоломео (из Кремоны), остался при местной христианской церкви.

Рубрук же 6 июня 1254 года покинул монгольскую столицу и поехал обратно той же дорогой, но, достигнув города Астрахани, расположенного близ устья Волги, на этот раз направился к югу и через Дербент, Нахичевань, Эрзерум и Малую Азию достиг порта Акка на берегу Средиземного моря. В августе 1255 года он вернулся в свой монастырь.

Миссия в Каракорум принесла важные географические сведения. О Каспийском море Рубрук писал: "Брат Андрей [Лонжюмо] лично обогнул две стороны его, именно южную и восточную, я же другие две, именно северную [и]... западную". Рубрук указывает, что горы поднимаются на западе (Кавказ), на юге (Эльбурс) и на востоке от Каспия; под восточными горами, вероятно, подразумевается отчетливо выраженный обрыв - Западный Чинк Устюрта, пересеченный Лонжюмо.