1、西行求法
鉴于法相学形成北方地论学、南方摄论学的差异，如何融合二者，成为玄奘思考解决的问题。武德九年（626年），此时适逢天竺僧波颇抵长安，玄奘得闻印度戒贤于那烂陀寺讲授《瑜加论》总摄三乘之说，于是发愿西行求法，直探原典，重新翻译，以求统一中国佛学思想的分歧。
贞观三年秋八月（629年），当时有来自秦州的僧侣孝达在长安学涅_经，学成返乡，玄奘与孝达一起去秦州。在秦州停留一夜后，又与人结伴到达兰州。之后偶遇凉州人送官马归，玄奘一同去往凉州。
在凉州停留月余后，玄奘继昼伏夜行，至瓜州，再经玉门关，越过五烽，渡流沙，备尝艰苦，抵达伊吾（哈密），至高昌国（今新疆吐鲁番县境）。受到高昌王麴文泰的礼遇。后经屈支（今新疆库车）、凌山（耶木素尔岭）、碎叶城、迦毕试国、赤建国（乌兹别克斯坦首都塔什干）、飒秣建国（今撒马尔罕城之东）、葱岭、铁门。
到达货罗国故地（今葱岭西、乌浒河南一带）。南下经缚喝国（今阿富汗北境巴尔赫）、揭职国（今阿富汗加兹地方）、大雪山、梵衍那国（今阿富汗之巴米扬）、犍双罗国（今巴基斯坦白沙瓦及其毗连的阿富汗东部一带）、乌伏那国（巴基斯坦之斯瓦特地区），到达迦湿弥罗国（今克什米尔），行程13800余里。
2、通晓三藏
在迎湿弥罗国，玄奘学习梵文经典，后又到达今巴基斯坦境内，一年里亲历四国，所到之处，都停留学习佛法。在31岁那年，玄奘边学边行，始进入中印度。
此后，玄奘一边学习佛教经论，一边巡礼佛教遗迹，先后经历翠禄勒那、袜底补罗、揭若鞠阁等十多个国家，始至那烂陀寺留学，玄奘在那烂陀寺历时5年，备受优遇，并被选为通晓三藏的十德之一。
前后听戒贤讲《瑜伽师地论》、《顺正理论》及《显扬圣教论》、《对法论》、《集量论》、《中论》、《百论》以及因明、声明等学，同时又学婆罗门教经典、各类梵书。
贞观十年（公元636年）玄奘离开那烂陀寺，先后到伊烂钵伐多国（今印度北部蒙吉尔）、萨罗国、安达罗国、驮那羯碟迦国（今印度东海岸克里希纳河口处）、达罗毗荼国（今印度马德拉斯市以南地区）、狼揭罗国（今印度河西莫克兰东部一带）、钵伐多国（约今克什米尔的查谟），访师参学。
他在钵伐多国停留两年，悉心研习《正量部根本阿毗达磨论》及《摄正法论》、《成实论》等，然后重返那烂陀寺。不久，又到低罗择迦寺向般若跋陀罗探讨说一切有疗三藏及因明、声明等学，又到杖林山访胜军研习唯识抉择、意义理、成无畏、无住涅_、十二因缘、庄严经等论，切磋质疑，两年后仍返回那烂陀寺。
此时，戒贤嘱玄奘为那烂陀寺僧众开讲摄论、唯识抉择论。适逢中观清辨（婆毗呔伽）一系大师师子光也在那里讲《中论》、《百论》，反对法相唯识之说。于是玄奘著《会宗论》三千颂，以调和大乘中观、瑜伽两派的学说。
同时参与了与正量部学者般若多的辩论，又著《制恶见论》一千六百颂。还应东印迦摩缕波国（今印度阿萨姆地区）国王鸠摩罗的邀请讲经说法，并著《三身论》。
唐贞观十五年（641年），玄奘与戒日王会晤，并得到优渥礼遇。戒日王决定以玄奘为论主，在曲女城召开佛学辩论大会，在五印18个国王、3000个大小乘佛教学者和外道2000人参加。
当时玄奘讲论，任人问难，但无一人能予诘难。一时名震五印，并被大乘尊为“大乘天”，被小乘尊为“解脱天”。戒日王又坚请玄奘参加5年一度、历时75天的无遮大会。会后归国。