前后遍访佛教名师，造诣日深。 因感各派学说纷歧，难得定论，便决心至天竺学习佛教。贞观三年（629年）玄奘结侣陈表，请允西行求法，但未获唐太宗批准。然玄决心已定，乃“冒越宪章，私往天竺”，始自长安神邑，终于王舍新城，长途跋涉十余万里。贞观十九年（645年）正月二十五日，玄奘返抵长安，以致当时“道俗奔迎，倾都黑市”，出现万人空巷的情形。尔后玄留长安，悉心从事翻译佛经，前后共译经论七十五部，总计一千三百三十五卷。玄奉昭口述所见，由门徒辩机辑录而成《大唐西域记》，介绍西域诸国的历史人情、宗教信仰、地理资源，打开了人们的眼界。而后僧人慧立、彦琮又据其经历撰写了《大慈恩寺三藏法师传》。

为了弘扬佛教，也为了神化玄奘，在描绘他突破艰险，一意西行的同时，还穿插了一些神话传说，如狮子王劫女产子、西女国生男不举、迦湿罗国“灭坏佛法”等。它们虽然游离于取经故事之外，却启发后来作者创作出更多的有关取经的神话。