1244年，阔端给萨迦班智达写了一封邀请信，信中表面上是邀请萨迦班智达来凉州（现甘肃武威）商量西藏日后的安排，实际上却是恐吓他“如果不来就让西藏生灵涂炭”。已经63岁的萨迦班智达根据当时的形势，大胆做出决断：去！之所以去，一方面是他不愿见到西藏血流成河，另一方面，他也想借助蒙古人的力量加强自己在西藏的势力——当时西藏教派众多，竞争激烈，若要胜出，必须依靠强大的外部势力。

　　于是，萨迦班智达不顾体弱多病，带上了他的两个侄子，即10岁的八思巴和6岁的恰那多吉上路了。两年后，3人到达凉州，并在1247年正月见到了阔端，开始了改写蒙藏历史的会谈。这次会谈实际上是萨迦班智达和阔端商谈如何在保证西藏各种势力利益的前提下，使西藏归附蒙古。会谈结束后，萨迦班智达给西藏的民众写了一封言辞恳切的信，促使西藏归附了蒙古。在此期间，因为萨迦班智达医术高超，治好了阔端的旧疾，于是藏传佛教深受阔端的信服。

　　萨迦班智达和两个侄儿在凉州住了下来，八思巴继续跟着萨迦班智达学习佛教知识，而恰那多吉则穿上蒙古服装，学习蒙古语言。后来，恰那多吉娶了阔端之女，蒙藏贵族之间形成了联姻关系，也符合萨迦昆氏家族以一子繁衍后代的传统。

　　1251年11月，萨迦班智达在凉州幻化寺圆寂，年仅17岁的八思巴成为萨迦派教主。

　　1253年夏天，忽必烈的军队到达六盘山、临洮一带，请八思巴到军营一叙，虽然有的史书记载之前八思巴就与忽必烈见过面，但这次是八思巴第一次以教主身份会见忽必烈。忽必烈先是询问了藏族历史和萨迦班智达的情况，随后话锋一转，表示要派人去西藏摊派兵差、收取珍宝。这下八思巴急了，连忙说：“吐蕃不过是边远小地方，地狭民困，请不要摊派兵差。”八思巴再三陈请，忽必烈充耳不闻，八思巴说：“如此，吐蕃的僧人实无必要来此住坐，请放我们回家吧。”正当两人僵持不下时，忽必烈王妃察必的“枕边风”起了重要作用，她对忽必烈说，八思巴要比很多老僧在知识功德方面强许多倍，应该将他留下。

　　于是，忽必烈与八思巴再次会谈，问他：“你的祖先有何功业？”八思巴说：“我的先辈曾被汉地、西夏、吐蕃等地的帝王奉为上师，故威望甚高。”忽必烈不了解吐蕃的历史，就问：“吐蕃何时有王？这与佛书所说不合，必是虚妄之言。”八思巴就将吐蕃之王曾与汉地交战，吐蕃获胜，后又与汉地联姻，迎来公主与本尊神像的经过叙述一番，说佛书虽然不载，但有文书记载，查阅便知。

　　八思巴说的正是唐朝松赞干布迎娶文成公主的故事，于是忽必烈翻看汉地史籍，发现这些在《唐书》里都有记载。此后八思巴又说了些典故，经验证都是真的，于是忽必烈对八思巴佩服有加，请求他传授喜金刚灌顶（藏传佛教重要仪轨之一）。但八思巴又提出一个条件：“受灌顶之后，上师坐上座，要以身体礼拜，听从上师之言语，不违上师之心愿。”忽必烈哪里肯接受？察必又出来圆场：“人少的时候，上师可以坐上座。但当王子、驸马、官员、臣民聚会时，汗王坐上座。”就这样，忽必烈以八思巴为上师，奠定了后来元朝以藏传佛教为国教、设立帝师制度的基础。

　　八思巴应召谒见忽必烈薛禅汗，当时忽必烈夫妇及其子女以世俗人拜见上师的礼节会面八思巴，他们共二十五人先后在八思巴前受密宗灌顶。忽必烈向八思巴奉献财宝作为灌顶的供养。

　　1255年，八思巴回藏从康区迎请那塘堪钦札巴僧格受比丘戒，完成佛教出家僧人生活中最庄严的仪式。不久，八思巴又返回上都。当时蒙古汗王对佛教、道教等不同派别的宗教，还能够比较公平地对待。所以，佛教与道教之间常发生辩论事件。为了解决此事，蒙哥汗王命忽必烈主持并判定两派优劣，

　　1258年在上都的宫殿隆重举行了佛道辩论会，两派各参加十七人，佛教方以少林寺为首组成，八思巴以观摩者身份出席，但在辩论中道教以《史记》为论据驳斥佛教正统，佛教方一时无以应对，此时八思巴引用道教的论据进行阐述列举出道教方的论据自相矛盾