贞观元年（627年）八月，有一位秦州僧孝达在长安学习《涅盘经》课满还乡，玄奘不顾一切和僧人孝达一块来到了秦州。然后自己又随人经兰州，到凉州。凉州是河西一大都会，经常有来往不绝的葱岭以西各国商人。玄奘在凉州停留一个多月，应邀讲经。西域诸国商人施奉珍宝无数，他只留一半作燃灯费，剩下的都给各寺庙。西域客商回本国后，玄奘的美德和要西行求法的弘愿在四处受到宣扬。因此，西域各大城市都非常期待这位高僧的光临。
凉州都督李大亮奉命禁止百姓出边境，而且防范特严。忽有人报告说，有僧人从长安来，想要西行，不知何意。大亮闻听，将玄奘找来追问缘由，玄奘明确回答“要向西国求法”。大亮拒绝了他的请求，并令他回长安去。河西佛教领袖慧威法师非常钦佩玄奘的志向，就派了道整、慧琳两名弟子，协助他偷偷出境，昼伏夜行，来到了瓜州城（今甘肃安西东南）。
瓜州刺史独孤达是个佛教徒，并没有为难西行的玄奘。玄奘在这里了解到西行的道路有南北两条。北路由瓜州向北到伊吾（今新疆哈密县）、高昌（今新疆吐鲁番市），沿着天山南麓向西走，经龟兹至疏勒，由疏勒越过葱岭，进入中亚细亚，再往西南，可达印度。南路由瓜州到敦煌，沿着现在的阿尔金山脉，经鄯善（今新疆若羌县）、于阗（今新疆和田县）到达莎车，然后越过葱岭，进入中亚细亚，再向西南行，可以到印度。由于北路比较安全，所以当时的商队主要取道北路。
经过再三考虑，玄奘决定走北路。可是，从瓜州北行五十多里，有一条瓠卢河，河的上游狭窄而下游宽阔，水很深而且河流湍急，很难渡过。河边是西行的必经之路玉门关。玉门关西北有五座间距百里的烽火台，里面有军队把守，烽火台之间根本没有水草补给，只有烽火台附近才有。过此还有大沙漠横亘着，大风一起，沙尘蔽日，人马难以行走。那大沙漠八百里，天上没有飞禽，地下没有走兽，也无水草，途中常可见到堆堆尸骨，那是不幸旅人的遗骸。玄奘了解到这些情况，却没有动摇西行的决心。
就在这时，追捕玄奘的公文被凉州都督李大亮派专人送到瓜州吏李昌手中，公文上写道：“有个和尚名玄奘，从长安出发向西行，已过了凉州，要去西域。
沿途各州县如若有发现他的，应该严令捉拿，不得耽误。”幸亏李昌也是信奉佛教的，他找到玄奘后，当面将公文撕毁，要玄奘赶快离开瓜州。
这时，慧琳返回了，道整已先去了敦煌，只剩玄奘孤身一人留住当地寺院中，虽然他有一匹马，但苦于无人引路。恰巧有一名叫石盘陀的人来寺中拜佛，于是玄奘给他受了具五戒。石盘陀非常感激，答应亲送玄奘过五座烽火台。随后，石盘陀引见一老翁。老翁告诉玄奘，西路险恶，许多人同行都有中途丧命的，你自己一个人又怎么能去得了，并劝玄奘还是不要去了。玄奘断然答道：
“贫僧为求大法，发誓前往西方，如果到不了婆罗门国，就不回来，即使死在途中也不会后悔。”老翁被他的诚心所感动，送给他一匹赤色的识途老马。
装束行李后，玄奘和石盘陀连夜赶路，三更时分偷渡过瓠卢河，休息了一会儿。天刚发白，玄奘催促继续西行，但石盘陀已经动摇，他说：“我眼看前途险恶又遥远，没有水草，只有五烽下有水，必须夜间偷水而过；只要一处被发觉，性命便会不保，不如返回为妙。”玄奘决心不为所动，因为石盘陀不想前行，就放他回家去了。此后，玄奘西出玉门关，孑然一身。
这时的沙漠一望无边，黄沙荡荡，无路可循，他只有沿着一堆堆的骸骨和马匹、骆驼的粪便向前行走。沙漠的白天热风似火，他走一会儿就汗流浃背，口干舌燥。有时又狂风大作，飞沙走石。在艰难又顽强地跋涉了八十多里以后，终于望见了第一座烽火台。怕被守军发现，玄奘只好白天隐伏在沙沟里，晚上才敢把马牵出来，走到烽火台附近的池水边，饮马喝水。
正当他低头取出皮囊盛水的时候，忽然一支箭嗖地从他的头顶掠过，他被哨兵发现了。玄奘被哨兵带去见校尉王祥，幸亏王祥也是个信佛的，查清原因后，王祥对他很是尊敬。王祥考虑西行的路途如此遥远艰险，想把他送到敦煌去，玄奘斩钉截铁地回答：“我为了求取佛法真经，才不顾性命到此。校尉亦是佛门弟子，应该激励我前进而不是劝我回去。如果校尉不肯放行，我情愿受应得的刑罚，但决不后退一步！”
王祥被他的诚心所感动，亲自送了玄奘一程，给他指明直达第四座烽火台的道路，并交代守台校尉王伯陇给予关照。
玄奘顺着路继续向前走，夜里来到了第四座烽火台，恐怕又会被他们留住为难，只想着悄悄地取上水然后继续赶路。谁知未到水边，又被哨兵发现，玄奘只好按王祥所嘱去办。王伯陇果然非常欢迎，留宿一夜，又取大皮囊及马麦相赠。
临别时王伯陇还关照玄奘不要去第五烽，那烽官脾气粗鲁，恐怕会生他的气。此去百多里有野马泉，可取水。
玄奘离开第四烽台，便进入长八百里的莫贺延碛。在茫茫大沙漠中，天上无飞鸟，地下无走兽，更没有水草，夜间只有磷火闪闪，阴森可怕，风卷着沙尘飞扬。玄奘独身一骑，口诵经文步步向前。他走了百余里，迷失了方向，找不到野马泉。他拿起皮囊准备饮水时，不料一时失手，所有的水都倒在沙地里。他心中万分悔恨，想再回到第四座烽火台去取水，于是掉转马头往东走了十几里。他忽然想起：“我当初发誓，若不到印度，决不向东后退一步。现在宁愿向西行走而死，也决不能向东返回而求生。”于是立刻勒马向西前进。他在沙漠中一直走了四五天，滴水未进，起先只是口干舌燥，后来全身焦躁，呼吸困难，嘴唇出血，马也因为饥渴不能走了，最后人和马都倒在沙漠里，昏了过去。这一天的半夜，一阵凉风将玄奘吹醒，马儿也站了起来，又赶了几里地，玄奘终于发现了一块草地和一池明亮的泉水。在这里休息一天后，玄奘用皮囊盛上水，又走了两天的路程，终于逃脱恐怖的沙漠，来到西域的伊吾国。
玄奘投宿在伊吾的一个寺庙后，受到僧人和国王的接见；国王又把他请到宫中供养。当时高昌王麴文泰听说大唐高僧来此，立即派使者到伊吾，要伊吾王将玄奘护送到高昌，并命贵臣们途中迎接。玄奘本打算从这里取道可汗浮图，因高昌王盛情难却，在伊吾停留十余日，便来到高昌。半夜时分他才到达王城，守门官启奏国王，破例打开城门。国王与侍人前后秉烛，亲出宫门迎入后宫，国王让玄奘坐在一座重阁宝帐中，殷勤拜问。次日清晨，玄奘尚未起床，国王已率领王妃等前来礼问。国王说：“我再三考虑，沙漠里杳无人烟，这一路上有如此多的艰难险阻，而你一个人就能来到这里，真是个奇迹！”流泪感叹不能自已。
高昌王想留玄奘在高昌传法，劝他不要再去西方求取真经，但几次挽留都被婉言拒绝。国王有点恼羞成怒，大声说：“你面前只有两条路要走，一条是把你送回你的国家，一条是留在这里，还希望你再多考虑一下！”玄奘坚定地答道：
“贫僧远游，只为求取大法。今日既然被阻，就算我的身体留在这里，神识终不会羁留此地！”说罢泣不成声。国王见硬的不行，便施以恩泽，每日亲自捧盘送食。玄奘决心已定，并开始拒绝进食，希望能感化国王。玄奘坐在那里一句话都不说，三天滴水未进。到了第四天，高昌王发现玄奘气息微弱，赶忙叩头认罪！
随后，两人义结金兰，并约定取经回来时，必须在高昌留住三年。
经过这番周折，高昌对玄奘越发崇敬，玄奘离开高昌国时，麴文泰为他准备了三十匹马，千名和尚，二十五个役夫和足够旅行二十年所需要的各种用品。又写了二十四封信给沿途二十四个国王，请他们在玄奘经过时给予照顾，每个都附上一匹大绫作为礼品。麴文泰还亲自给自己的亲戚，西突厥的叶护可汗写了一封书信，并向叶护可汗说明玄奘是自己的结拜义弟，请可汗帮助和照顾，另附绫绢五百匹等作为礼品。玄奘为之十分感激，写了一篇《谢高昌国王启》，表达他对麴文泰的谢意。
贞观二年（628年）二月间，玄奘开始继续向西前行，经无半城，笃进城，到阿耆尼国（今新疆焉者）。国王与诸臣来迎，留他在国内，稍事休息。第二天启程向西行了数百里入屈支国（今新疆库车）。国王、群臣和僧侣数千奏乐迎接。当地有高僧名木叉鞠多，在印度曾游学二十多年，最善《声明》之学。玄奘起初很是礼敬，后听鞠多以小乘自足，却毁谤说大乘经《瑜伽论》是邪说，大不以为然，因此和他辩论。玄奘所提质疑，鞠多不能解答，只得以年老忘记自我解嘲。由于凌山雪未化，路不能通，不能进发，玄奘留驻六十余日，除了欣赏屈支国的山水风景，常和鞠多说法。鞠多深感玄奘佛学渊博，私下对人说，印度僧中年轻的学者也未必有如此多的学问。临行日，国王和僧侣百姓倾城送别。
离开屈支国，玄奘又向西走了六七百里，到了跋禄迦国。停留一夜后，又向西北行三百里，到了凌山。在这里，终年积雪的凌山出现雪崩的情况，再加上风雪交加，山路窄又难以行走，他们走了七天，方才走出山。从高昌护送玄奘西行的人，死去三分之一以上，所带牛、马死亡的更多。
出山后便到热海，玄奘等人沿海向西北行了五百余里，到达素叶城，正好赶上叶护可汗在那里游猎。当玄奘将高昌王亲笔信和礼物呈给可汗后，可汗大喜，请玄奘先至可汗衙所安住，自己两三日猎毕即归。三日后，可汗回到衙所，坐在金碧辉煌的大帐中接见玄奘。当玄奘离帐三十多步时，可汗已出帐欢迎。可汗还特地为玄奘设一把铁交椅，铺上垫子请他坐下。随后设宴奏乐，引进西突厥达官贵人以及唐使者、高昌使者入座相陪，场面庄严肃穆。宴后，可汗请玄奘对众宣讲佛法，因此玄奘停留数日。可汗说：“印度气候炎热，不值得你去。”玄奘仍申诉西行求法的大志。可汗知道他意志坚定，于是相助。很快物色到一位通汉语和西域诸国语的青年，让他草拟了几份给各番国的书信，并护送玄奘到迦毕试国。
玄奘告别可汗，向西又行走了百余里地来到千泉，这里水流清澈见底，树叶繁茂，是可汗避暑的地方。又西行，经咀逻斯城，至白水城。由白水城向西南行走，中途经过簸赤建国、赭时国、率堵利瑟那国。玄奘他们又向西北进入了茫茫大沙漠，这里没有水草，只有看着那一堆堆遗留下的骨头继续前进，至飒秣建国。飒秣建国的国王和老百姓不信仰佛教，以放火为正经事，客人及僧人来这里投宿，每次都被放火烧跑了，不曾有客僧在这里停留住宿。玄奘初至，国王接待简慢。玄奘住宿后赞扬佛德，讲说天人因果，使国王皈依佛教，百姓中也纷纷信佛。
玄奘再向西南行到羯霜那国，之后进山，行三百余里始至铁门，后再至睹货罗国。玄奘他们又从睹货罗国继续向前走渡过缚刍河，来到活国，在此停留了一个多月，来到小王舍城参观了佛教的许多圣迹，并和当地僧人慧性研读小乘经典。由于锐末陀、胡实健国的国王盛情邀请，玄奘不得不前往。两国国王非常高兴，他们给玄奘许多金银财宝，但玄奘没有接受就返回了。
离开小王舍城后，南行入揭职国。翻过八大雪山，行过六百余里，才出了靓货罗境，入梵衍那国。梵衍那国东西长约两千里，处在雪山口中，道路艰难险阻，不亚于冰川沙漠之地，满天乌云，千里都是飞雪，几乎没有好天气。玄奘饱尝艰辛，才到都城。国王给予他殷勤的招待，还将其接进宫中供养。从都城向东南行，经过大雪山来到小川，经过十五天的行程方才出了该国的国境。接着遇到两天大雪，迷失道路。后经猎人指示，才翻越黑山到迦毕试国境。玄奘一到，国王与众僧出城一起相迎，遂在此停住一段时间。
玄奘离迦毕试国后向东越过黑岑，入北印度境。
玄奘从唐贞观元年（627年）离开长安，到达北印度已经是第二年夏天即将结束的时候，历经二十多个国家，跋涉一年之久。
玄奘到健陀罗国后，在都城布路沙布罗参观了许多佛教名胜，如城东北的佛缶本宝台，城外东南的高一百多尺的一棵菩提树，树下有四座如来佛像，菩提树侧边有一座高四百多尺的佛塔。他参观礼拜后，把高昌国王和叶护可汗赠送的金、银、绫、绢、衣服等赠给各大佛塔、大佛寺的寺僧们。
之后他又来到乌铎迦汉荼城，出了城向北翻山越岭进入乌仗那国，再南渡信度河至咀叉始罗国，又东南至僧诃补罗国，又行山路至乌刺尸国。更向东南渡铁桥，前行千余里，至迦湿弥罗国。这时已是贞观二年（628年）的冬季了。
玄奘一到这个国的国境，国王就派他的舅舅前来迎接玄奘。几天后，玄奘将到王城，国王亲自率领官员、僧侣等一千多人，纷纷出城欢迎，并请他乘坐大象进城，住在阁耶因陀寺。第二天玄奘又被国王请到王宫，国王又请来本国的佛学高僧十来个人，和玄奘一起住进了王宫。由国王供养。称法师不顾自己年老体虚，向玄奘讲授了小乘佛教的主要经典和“因明学”（逻辑学）、“声明学”
（音韵学）。国王还特意派了二十个佛门弟子帮助玄奘抄写佛经。玄奘在这儿用了两年的时间，刻苦背诵研究了该寺院收藏的佛教徒们第四次结集的三十万颂经论，将其全部熟悉掌握后，玄奘又开始了他新的旅程。
玄奘向西南跋山涉水至半笯嗟国，从此东行至遏罗阁补罗国，再东南下山渡水至瑜迦国。从监波国至瑜迦国，都属于北印度的国境，这里的风俗习惯十分骠烈，人们礼节少义气薄，骁勇善战，难免有些不良风气。玄奘从曷罗阁补罗国到瑜迦国巡礼时，还遇到了不小的麻烦。
当玄奘出遏罗阇补罗国后，两天后渡河至阁耶补罗城，中经奢羯罗城，到那罗僧诃城。再东行穿波罗者大森林时，玄奘突然遇到强盗五十多人，不但衣服全被抢劫，而且差点丧命。幸好池边有个水穴，玄奘才得以脱逃，并遇到一位耕地的婆罗门。婆罗门召集八十余百姓驱走了群贼，还救出了玄奘其余同伴。玄奘在村中一个人家投宿时，许多人因为丢失了财物而哭泣，只有玄奘脸上面带欢笑，并没有忧愁之状。大家对此感到奇怪，问他缘故，他坦然答道：“人生性命是最重要的，性命既存，区区衣食又何足惜！”说得大家转悲为喜。
在瑜迦国，玄奘还访问了一位传说七百岁的婆罗门。此人看上去不过三十余岁，形体魁梧高大，有渊博的知识。两人谈话十分投机，他得知玄奘遭遇劫匪，便号召大家敬施。玄奘也为他们讲经，说因果报应，大受欢迎。玄奘在此停留一月，他从婆罗门那里学到了《经百论》、《广百论》等书籍的有关知识。这位高寿的婆罗门是龙猛的弟子，亲得师传，将这些经文讲得十分透彻。
