過了玉門關，進入了壹望無際的莫賀延。莫賀延磧是現在安西到哈密之間的大沙漠，有八百多裏長，又稱八百裏流沙。白天“熱風如火”，晚上卻又“寒風如刀”，氣候變化無常。茫茫黃沙之中，上不見飛鳥，下不見走獸，地上連小草也不長。玄奘孤身壹人，只有壹堆堆白骨和駝馬糞當路標，引導前進。玄奘走著走著，不小心把壹皮袋清水潑翻了。怎麽辦？回去取水嗎？不能。玄奘發誓：寧可西進而死，決不東歸而生，不到天竺，誓不回頭。在滴水不進的困難情況下，他又走了四夜五天，口幹唇焦，終於暈倒在沙漠之中了。幸好，那裏離水草地不遠，到了夜半，涼風習習，把昏迷中的玄類吹醒過來。玄奘的那匹識途的老馬馱著他找到了水源，脫離了險境。
玄奘西行到了高昌（今吐魯番東約二十公裏），得到了信仰佛教的高昌王的熱情支持。高昌王贈給他許多金銀衣物，配備了五十多名向導和隨從，寫了二十四封給沿途各國君主的信，請他們多多關照玄奘。但是，路途仍舊多艱。玄奘壹行來到了終年積雪的淩山（今天山山脈的穆素爾嶺），山高七千公尺，山上有千年不化的冰河，狂風暴雪襲來，飛沙走石，往往把人埋沒、砸死，或者凍死。玄奘壹行人在冰雪封蓋的大山中掙紮了七天，隨行人員凍死了十分之三四。
經過壹年的跋山涉水，第二年夏天，玄奘進入了天竺境內。那時候，印度半島上有七十多個國家。玄奘從628年到631年，遊歷了北印度的二十多個國家，訪問了許多佛教聖地，學習了梵文。到631年年底，玄奘來到了摩揭陀國的那爛陀寺。
那爛陀寺是天竺佛教的最高學府，有壹萬多僧徒，其中有許多具有醫藥、天文等各種知識的高僧。主持戒賢法師是天竺的佛學權威，壹代大師。玄奘來到寺院的那壹天，寺院聽說東方支那國（即中國）的高僧來了，組織了壹千多人的歡迎隊伍，人人手捧點燃的香、鮮花，夾道迎接。玄奘向大家合十答禮，又恭敬地參見了戒賢，拜他為師。據說戒賢法師已經壹百多歲了，早已不再講學。但是為了表示對中國法師的友好情誼，破例為玄奘講學十五個月。寺院對玄奘的生活也是以最高規格來款待的。每天供應瞻步羅果壹百二十枚，檳榔子二十顆，豆蔲二十顆，龍腦香壹兩，“供大人米”壹升。“供大人米”的米粒比烏豆還大，做出來的飯香甜可口，是當地特產，只供國王和大~法師吃的，所以稱為“供大人米”。此外，按月還供給油三鬥。酥乳等每天可以隨便取用，出門備有象輿。那爛陀僧徒壹萬多人，享受這樣待遇的，連玄奘在內，壹***只有十個人。玄奘在這裏學習了五年，認真聽講以外，又貪婪地讀完了寺裏所藏的各種經書，取得優異成績，成為天竺聞名的第壹流佛教學者了。
玄奘並沒有因此自滿。後來，他又漫遊印度東部、南部、西部各處，巡禮聖跡，訪求名師。兩年多以後重返那爛陀寺。戒賢法師請他在寺內講經。
那時候，戒日王朝盛極壹時，戒日王是天竺威望最高的壹個國王。戒日王在都城曲女城（現在印度北方邦卡瑞季）舉行了壹次規模空前的學術辯論會。642年十二月，辯論大會開始。到會的有天竺十八個國王、三千個深通教義的高僧，還有那爛陀寺僧徒壹千人，婆羅門教和其他各界人士二千多，再加上隨從人員，總***不下壹萬人。赴會時，有的乘象，有的坐車，有的步行，浩浩蕩蕩，數十裏不絕，真是盛況空前。玄奘是主講人，叫做論主。玄奘在會上宣讀了他用梵文寫的論文。大家都被玄奘精辟的論述驚服了。十八天的會期，沒有壹個人駁倒他的論點。大會結束的那天，戒日王送給他金錢壹萬，銀錢三萬，僧衣壹百領。按照當地風俗，戒日主請玄奘坐上壹頭裝飾華麗的大象，繞場壹周，兩旁貴臣護衛，群眾歡呼雀躍，學有所成的玄奘享盡了印度人民對他的贊頌和尊敬！曲女城大會使玄奘在印度享有極高的聲譽。
玄奘離國已久，懷念祖國的心情越來越迫切。戒日主和各國國王、廣大的僧俗人民再三挽留他。鳩摩羅國王甚至表示只要他肯留下來，要為他建立壹百所專院。無奈玄奘歸國心切，留學求經的目的既然已經達到，說什麽也要回國了。643年春天，西遊十七年的玄奘辭別了戒日王和天竺的朋友們，滿載著印度人民的友誼、榮譽和六百五十七卷佛經，啟程回國了。
“玄奘回來了！”“玄奘回來了！”兩年以後，當玄奘回到長安的時候，人們聽說，這位不遠萬裏、不辭艱辛到佛國去探索佛教真諦的大師，取回了真經，都興奮地傳遞著這個消息。整個長安城都轟動了。玄奘把帶回來的佛經佛像陳列在長安的朱雀街南端，請大家參觀。爭觀的百姓人山人海，從朱雀大街到玄奘所住的弘福寺，排成了幾十裏長的隊伍，焚香散花，鼓樂喧天。好不熱鬧。玄奘西遊歸來，成為長安城內轟動壹時的盛事。
唐太宗聽說玄奘從天竺載譽歸來，也非常高興。在洛陽親自召見了他。玄奘敘述了壹路上的見聞。唐太宗聽得津津有味，要求他把旅途見聞寫下來。《大唐西域記》壹書就是由玄奘口述、由弟子辯機筆錄的壹部名著。書裏記述了他親自遊歷的壹百壹十個國家和聽到的二十八個國家的山川、城邑、物產、鳳俗。後來被各國翻譯，廣泛流傳，成為今天研究印度次大陸以及中亞古代歷史地理的主要資料。
玄奘從洛陽回到長安以後，馬上組織各地高僧壹百多人，著手翻譯佛經。長安大慈恩寺內的翻經院是專供他們翻譯佛經的場所。經卷收藏在玄奘親自設計修建的大雁塔裏。大雁塔至今還屹立在西安城南，成為古都長安最顯著的標誌。
為翻譯佛經，玄奘經常“三更暫眠，五更又起”。他這樣夜以繼日地工作了十九年，譯出佛經七十四部、***壹千三百多卷。664年二月，玄奘病逝於長安玉華宮內。後來，玄奘所譯佛經的原本在天竺散失了。玄奘的譯本就成為研究印度古代文化的珍貴史料。