Sisäisten ongelmien lisäksi Goryeota alkoi 1200-luvun alusta lähtien uhata Mongolivaltakunta. Tšingis-kaani oli luonut uuden suurvallan, joka kukisti Jin-dynastian vuonna 1215 ja sen jälkeen mongoliarmeija jatkoi Pohjois-Kiinan valtausta. Mongolit hyökkäsivät Koreaan vuonna 1231 ja Goryeo-hovi pakeni mongoleja Ganghwan saarelle, mistä käsin se hallitsi osaa niemimaasta. Vuoden 1245 mongolien hyökkäys Koreaan oli tuhoisampi ja 200 000 korealaista vangittiin ja niemimaata jäi mongolivallan alle. Tšingis-kaanin jälkeen Mongolivaltakuntaa hallitsivat hänen jälkeläisensä. Goryeo säilytti mongolivallan aikana oman sisäisen hallintonsa, mutta todellisuudessa se oli mongolien vasallivaltio, joka joutui avustamaan mongoleja taloudellisesti ja sotilaallisesti. Kublai-kaanin aikana mongolit ottivat korealaiset mukaan hyökkäyksiin Japaniin vuosina 1274 ja 1281, mutta Japanin valloituksessa mongolit eivät onnistuneet taifuunien tuhottua heidän laivastonsa. Korean hovi mongolilaistui myös, mikä myös vähensi sen itsemääräämisoikeutta. Kuninkaalliset avioituivat usein mongolien Yuan-dynastian jäsenten kanssa, mikä väistämättä johti mongolilaistumiseen.