玄奘埋葬5年后，即公元669年4月8日，高宗下旨：将玄奘遗骨迁至长安近郊的樊川北原，建塔埋葬。迁葬的原因，是因为原址白鹿原地势较高，从皇宫很容易眺望。高宗李治常居长安城东北的大明宫，推窗南望白鹿原，常常触景伤情，所以将玄奘遗骨迁葬。
高宗之后，中宗皇帝李显（佛光王）给玄奘追赠“大遍觉三藏法师”谥号。肃宗皇帝李亨为玄奘墓塔亲题“兴教”二字匾额，并在墓塔旁建兴教寺。玄奘两个弟子窥基（632年～682年）、圆测（613年～696年）去世后，其墓塔也建在樊川北原的玄奘墓旁。
玄奘死后，遗骨迁至陕西终南山下樊川北原的塔中，位于长安城南30里处。到了唐代末年，黄巢义军攻破长安，终南山下的玄奘墓塔及兴教寺毁于兵灾，玄奘遗骨遂迁至终南山紫阁寺供奉。
北宋端拱元年（公元988年），南京天禧寺住持大师可政和尚朝山时，在终南山的紫阁寺找到了玄奘的顶骨。北宋仁宗天圣五年（1027年），南京天禧寺僧人来到陕西，将玄奘顶骨迎至南京，藏于南京天禧寺东岗塔内。
明成祖永乐六年（1408年），天禧寺毁于大火，明成祖在南京中华门外建报恩寺，供奉玄奘顶骨。
清末，南京报恩寺在太平天国时毁于兵灾，由此玄奘顶骨又在地下掩埋了100多年。
抗日战争爆发，南京陷落。1943年2月23日，日本高森隆介部队在报恩寺旧址，南京中华门外雨花台旁，建筑稻垣神社，挖掘地基时发现一个石棺，存放着玄奘顶骨，并有众多佛像、佛器及珠宝，石棺内还有两方墓志，记载着玄奘顶骨迁移的渊源文字。确证是天禧寺僧人当年从陕西终南山迎回的玄奘遗骨。
消息传出，日本本欲将顶骨等文物全部运回日本，但经汪精卫政府与日方交涉，决定将玄奘顶骨分成六份，分别放到日本、广东、天津、成都、北京、南京安置存放。位于广东、北京的两份，据说在文革中遗失。流落日本的一份，由台湾佛教界人士争取，于1966年11月25日，在仓持秀峰等五位日本高僧的护送下迎至台湾。先在台湾新竹狮头山开善寺供奉，后移至台湾日月潭玄光寺，今存于日月潭玄奘寺。顶骨回归时，台湾在青龙山建慈恩塔，题名“国之瑰宝”。
南京的一份，先在小九华山三藏塔供奉，1973年移供于南京灵谷寺保存。公元2000年在纪念玄奘诞辰1400周年之际，位于西安市慈恩寺院内的“玄奘三藏院”落成，玄奘遗骨又从南京灵谷寺分出一部分赠于“玄奘三藏院”。分出的这颗顶骨舍利，重7.61克，长39.6毫米，宽18.8毫米，高21.4毫米。“玄奘三藏院”由东院、西院、中院三个院落组成，东西两院分别展示玄奘出生、求学、取经的事迹以及译经、弘法、育人，直至圆寂的经历，而中院主殿“大遍觉堂”供奉玄奘佛像及精心迎回的顶骨舍利。玄奘遗骨，历经千年沧桑，就像他当年取经一样劫难重重，又像当年取经归来一样，受到祖国人民的欢迎。千百年来，人们对玄奘遗骨的寻觅和保护，表达了对这位世界文化名人的高度敬仰。历史上的伟人中，还没有一个人的遗骨经历像玄奘这样曲折神奇。
玄奘去世后，他的历史作用和在学术界的影响，远远超过了他所生活的时代。他的许多功绩在世界上是独一无二的。他虽然是一个虔诚的佛教徒，但是他的取经、译经活动在今天看来，并不是单纯的宗教行为，而是人类求索知识的历史上的一次世界壮举，他远赴印度18年，取经行程5万余里，亲历大小110余国，足迹遍于五印度，不愧为世界历史上杰出的旅行家。他用18年时间孤力远征，取回经典，再用19年时间进行翻译，把濒临绝学的、即将衰落的印度大乘佛学弘扬于东土大唐，不愧为世界上杰出的佛学家。他走过罕无人迹的大沙漠，过热海、雪山，穿越帕米尔高原，渡过无数天险，不愧为世界历史上勇敢的探险家。他创立的唯识宗哲学体系，由慈恩寺门人弟子发扬光大，形成了中国佛教史上的唯识宗学派，传至日本、朝鲜，今天日本仍然保留着唯识宗一脉。他翻译的佛经，直接促进了中国传统文化的儒佛合流以及合流以后向宋明理学的演变，而且也为印度民族保存了一份珍贵的文化遗产。公元8世纪以后，许多印度佛经在失传的情况下，赖玄奘的中文本得以流传。他的《大唐西域记》是世界上珍贵的历史遗产，是研究中世纪印度、尼泊尔、巴基斯坦、斯里兰卡、孟加拉国、阿富汗、乌兹别克斯坦、吉尔吉斯斯坦、克什米尔及我国新疆的最为重要的史地文献。然而他的价值至近代才逐步显现出来。公元1812年，欧洲学者根据《大唐西域记》提供的线索，成功地使著名的阿旃陀石窟再现于世。公元1915年，印度学者根据《大唐西域记》的描述，对毁于战火的那烂陀寺进行考古挖掘，证实了玄奘的记载正确无误。公元1971年至1974年，在北方邦的比普拉瓦重新进行挖掘，确认了这是玄奘书中迦毗罗卫的真正故址。根据《大唐西域记》提供的线索，鹿野苑等一批埋葬于地下的文物古迹、名刹古寺展现出来。现在《大唐西域记》已成为世界范围内的研究课题，取得的成果已有不少。就《大唐西域记》的价值而言，足以说明玄奘是一个躬行实践、求知务实、严谨治学的伟大学者。梁启超说他是“千百年来学者的楷模”。国外学者评价他是“中国古代最优秀的留学生”。