玄奘是隋末唐初人，602年生于洛州缑氏（今河南偃师县缑氏镇）一个官吏家庭。他本名叫陈，12岁随兄长陈素在洛阳净土寺出家，法名为玄奘，因他是唐代有名的和尚，后来称他唐僧，又尊称三藏法师。
唐初，佛教内部派别甚多，对佛教教义的理解和解释分歧甚大，长期争论不休。玄奘为了钻研佛经，和他的兄长曾到河南、四川、陕西、湖北、河北等地，向德高望重、学识渊博的高僧请教，成为国内有名的佛学家。但他仍深感要改变佛教界众说纷纭的局面，必须到佛家发祥地———印度去取得佛教经典。
由于唐初国内政局并不稳定，边境也不安宁，尤其是西北边境时常受到突厥族的骚扰，朝廷严厉限制百姓出境。玄奘曾向朝廷申请出国，到印度研究佛学，在这种情形下未能获得批准。
玄奘并未放弃自己的打算。他一面向外籍和尚学习西域和印度的语言文字，做好出国的准备，一面耐心等待时机———唐贞观元年（627年），他终于等到了千载难逢的机会。
这年，河南、甘肃一带发生严重的饥荒，许多地方因自然灾害颗粒无收。灾民纷纷涌进首都长安和不少城镇。为了缓和灾情，更主要是为了减轻朝廷压力，唐太宗发布命令允许灾民易地就食，逃荒到年成好的地区，于是大批灾民背井离乡，外出逃荒。
玄奘获悉这一情况，立即混入逃荒的饥民之中，偷偷离开长安，向甘肃方向前进。但是也许是他的知名度较高，朝廷很快获悉玄奘企图偷越国境的消息。
玄奘刚刚到达凉州（今甘肃武威），一道紧急公文由长安追到凉州，命令凉州都督李大亮立即将玄奘扣留，并将他遣送回长安。但是消息被人泄露，玄奘在当地一个热心的僧人协助下，日夜不停地逃出凉州关口，到达瓜州（今甘肃安西县东南）。
瓜州刺史独孤达是个虔诚的佛教徒，对远道而来的玄奘不仅热情款待，还主动帮他打听去印度的路线。玄奘在瓜州呆了一个多月，进行长途旅行的准备，当时遇到的最大困难是缺少向导。就在这时，追捕玄奘的公文到达瓜州，独孤达虽然并未为难玄奘，但也不敢挽留。玄奘焦虑万分，这时有个名叫石？陀的西域人，拜他为师，并自愿护送他到边界。玄奘转忧为喜，买了马匹，连夜出发了。
从瓜州向西，要渡过疏勒河和玉门关，沿途有5座烽火台，均有唐朝的边防军防守，对出入边境的人检查严格，如若未经允许越境则格杀勿论。
玄奘过疏勒河不久，石？陀见路途遥远，危险丛生，便中途反悔离开了玄奘，但是玄奘毅然一人策马西行。他凭借着沙漠中的一堆堆人畜的白骨和骆驼马匹的粪便为标志，向大漠驶去。
在到达边关的第一座烽火台时，玄奘被发现了，顿时一阵飞箭朝他袭来。玄奘无奈只得从隐藏之处走出，向守卫边关的士兵说明来历和意图。也巧，守卫烽火台的武官也是佛教徒，不但没有扣留他，反而留他住宿，次日送他上路，并关照各烽火台为他放行。西行路上人为的障碍，到此总算解决了。然而，当巍峨的烽火台在大漠中消失之际，孤身一人的玄类进入了渺无人烟的莫贺延碛，这就是今甘肃安西与新疆哈密之间广达800里的戈壁滩。
这里比沙漠还要荒凉的石质戈壁滩，到处是黝黑色的砾石，寸草不生，连飞鸟也难以飞过。白天，烈日当空，酷热难耐，有时，狂风卷起飞沙走石，顿时天地昏暗，人马难行。有时，沙漠上出现海市蜃楼，看上去明明是旌旗飞扬，数百骑战马奔驰而来，仿佛是追兵跟踪而至，转瞬之间，又化作村和树林，忽隐忽现，千变万化。夜晚的戈壁滩，更是令人恐怖，磷火四处游动，忽明忽灭，如同游走的幽灵。不过这些对于玄奘来说，乃是早有思想准备的，最大的困难是缺水。原来进入莫贺延碛不久，玄奘失手打翻了盛水的皮袋子，致使路上的饮水全部倒光。他本想返回烽火台向边防士兵讨点水，可是他当初立过誓言：“宁可西进而死，决不东归而生！”于是，玄奘便在无水的情形下冒险闯入莫贺延碛。
一连四五天，玄奘滴水未沾，跋涉在茫茫无际的戈壁滩，最后，终因体力不支，晕倒在地。夜晚一阵凉风把昏迷的玄奘吹醒，他挣扎而起，继续前行，忽然发现一片草地，还有一眼清泉。绝处逢生的玄奘惊喜万分，人马痛饮一番，好好休息一天，又装满一皮袋水，抖擞精神继续上路。两天后，戈壁滩被远远甩在后面，玄奘来到伊吾国（今新疆哈密）。
当他到达伊吾国时，消息很快传到高昌国（今新疆吐鲁番），高昌国王是虔诚的佛教徒，他立即派使臣迎接玄奘，邀请玄奘到高昌讲经传道。《西游记》中有唐僧师徒过火焰山的故事，现实中火焰山就在高昌国，不过玄奘在高昌国并未受到火焰山的阻滞，反而受到高昌国王的热情挽留。他在这里停留了一个月，最后当玄奘执意西行时，高昌国王送给玄奘大批衣物、盘缠、马匹，并派几十名和尚、民夫护送。为了方便玄奘，高昌国王特写亲笔信，派大臣护送玄奘去见西突厥最高统治者叶护可汗（当时西域大部地区，包括今新疆和中亚都在西突厥的管辖之下），还给玄奘经过的24个国家的国王一一写信，请他们给玄奘提供方便。
在漫长的旅途中，有水草丰美的阿耆尼国的绿洲，也有山岭陡峭、地形崎岖的穆素尔岭。在通过穆素尔岭的冰峰雪岭时，玄奘一行用绳索把人马连结在一起，在崎岖山道上小心翼翼地前行，以防滑下冰谷深渊。夜晚，寒风凛冽，也只能卧冰而睡。大声说话是绝对禁止的，因为冰雪稍受震动就会坍塌，导致雪崩发生。然而即使如此，他们在翻越穆素尔岭时，竟有一半的随行人员被活活冻死了。翻越凌山，又是另一番世界。玄奘和剩下的随行人员经过雪山怀抱的大清池，饱览了这儿的湖光山色。“山行四百余里，至大清池，或名热海，又谓咸海，周千余里，东西长，南北狭，四面负山，众流交凑，色带青黑，味兼咸苦，洪涛浩汗，惊波汨，龙鱼杂处，灵怪间起，所以往来行旅，祷以祈福，水族虽多，莫敢渔捕。”玄奘在他后来写的《大唐西域记》中这样描写阿塞克湖。接着，他们来到唐代大诗人李白的故乡素叶城（即碎叶城），会见了西突厥的叶护可汗。
离开素叶，玄奘在叶护可汗委派的一名驿史的陪同下，出西突厥的险要关口———铁门。这是一道纵深500里的狭谷，中为狭窄通道，两旁尽是陡峭的悬崖，岩石的颜色像铁一样，所以称为铁门要塞。出铁门，又经过许多国家，玄奘一行越过比凌山还要险峻的兴都库什山，到达迦毕试国（今阿富汗首都喀布尔）。当他到达印度时，距离开长安已有一年。
玄奘于628年夏末入印度，在这个佛教的发祥地度过了15个寒暑，足迹遍及印度半岛。玄奘先在北印度喜马拉雅山西麓的迦湿弥罗国（今克什米尔）留学两年，向当地的佛学大师学习佛学、因明学（印度的逻辑学）、声明学（语言文学学），钻研佛经。然后游历了北印度10多个小国，参观佛教圣地，调查各地的历史、地理和风土人情。631年，玄奘进入中印度，沿恒河继续访问各地著名佛学大师，瞻仰佛教圣迹。这年他在全印度佛学中心的那烂陀寺定居下来，用了5年时间潜心钻研佛教经典，终于成为名弥遐迩的那烂陀寺十大法师之一。
从638年起，这位旅行家又继续到印度各地漫游，先沿着恒河到达今日的孟加拉国，再沿着印度关岛东岸南行，到达和斯里兰卡隔海相望的达罗毗茶（今印度东南部），然后折向西北，沿着印度半岛西岸北上。他曾访问印度著名艺术宝库———阿旃陀石窟，进入印度半岛的腹地（现在昌巴尔河流域东南一带），又西进到今巴基斯坦，沿印度河北上，到达克什米尔南面查漠附近的钵伐多。当他641年重回那烂陀寺时，由于在佛学上取得的巨大成就，被推举为那烂陀寺的讲席，他是公认的全印度最有学问的佛学大师！
他达到了来印度取经的目的，于是643年春天，玄奘谢绝印度友人的挽留，用大象和白马驮着佛经、佛像和花种，离开钵罗耶伽（今印度的阿拉哈巴德）踏上返回祖国的归程。他返回时走的是另一条路线，即越过大雪山，由南路经葱岭，从疏勒、于阗、鄯善至敦煌、瓜州，和当年法显出国的路线相近。在路上，他整整走了两年，于645年（唐贞观19年）回到长安。
玄奘虽然是出于宗教的目的前往印度的，但是和他本人的初衷不同的是，后代的学者最感兴趣的还是他的旅行。在19年中，他行程5万里，游历了110个国家，特别回国后，应唐太宗要求由玄奘口述，弟子辩机记录，最后经玄奘亲手校订的一部伟大著作《大唐西域记》，是这位旅行家对世界探险史的重要贡献。这部著作共12卷，10万多字，真实地记述了玄奘亲身经历的110个国家和传闻得知的28个以上的城邦、地区的地理位置、山脉河流、地形气候、交通城市、风土习俗、物产资源、民族历史、宗教文化等情况。书中涉及的地域，从中国新疆西抵伊朗和地中海东岸，南抵印度半岛、斯里兰卡，北面包括现在的中亚细亚南部的阿富汗东北部，东到今印度支那半岛和印度尼西亚一带。由于文笔严谨，准确朴实，这部著作问世后一直受到中外学者的重视，被译成多种文字，至今仍是研究中亚、南亚和中西交通史重要的文献。