Ngài về đến quê nhà vào năm 645. Tính ra Ngài ở Thiên Trúc khoảng mười lăm năm, vừa đi vừa về, vừa dừng lại ở những nước dọc đường đi là hai năm. Tất cả là mười bảy năm. Trong mười bảy năm ấy, biết bao cuộc đổi thay to lớn. Ngay ở cuộc diện nước nhà và thân thế Ngài cũng khác hơn xưa nhiều. Khi mới bước chân ra là một vị tăng còn non trẻ, tuy học lực có khá hơn người mà vẫn chưa phải ai ai cũng biết. Ví thế mà cho đến khi cử hành đại sự mà cũng chẳng mấy người tiếp tay. Một mình trốn ra biên thùy, không được triều đình cho phép. Thời gian thấm thoát mười mấy năm đã qua, bây giờ đã quay về. Người ta tiếp rước Ngài oai nghiêm, rực rỡ như Phật xuống trần. Cho đến vị đại anh hùng là Thái Tông hoàng đế cũng phải hết lòng kính nể. Tăng chúng trong nước và cho đến quan dân giờ đây đều xem Ngài như một vị Phật sống. Bây giờ, Ngài trở nên một bậc đại đức đã từng xem qua nhiều kinh sách cao siêu, từng gần gũi tiếp xúc với nhiều bậc cao tăng uyên bác, và những kinh điển được chọn lọc mà thỉnh về cũng đủ chứng minh rằng Ngài đã rất dày công khảo học.
Hồi Ngài còn ở trong xứ, vua Thái Tông vốn chưa được yên vị. Bên trong là nội loạn làm khổ muôn dân, phía ngoài là giặc nghịch lăm le xâm chiếm. Trải mười mấy năm sau, Thái Tông đã ngồi yên trên thiên hạ, oai đức phủ khắp dân lành, mọi nơi đều hòa bình, yên ổn. Còn ở ngoài, các nước đều dâng nộp lễ cống mà chịu quyền bảo hộ.
Vua Thái Tông rất kính trọng Ngài, muốn phong chức trọng quyền cao để nhờ Ngài giúp vào cho cuộc nội trị và ngoại giao. Ngài từ chối một cánh khiêm tốn rằng: Bần tăng đưa mình vào thiền môn từ thuở nhỏ và một lòng thờ Phật, nên chẳng thông Nho học, không rõ việc quan quyền. Nay lại bỏ cửa Phật mà lặn lội với đời thì có khác nào chiếc thuyền đang căng buồm giữa biển lại bị đưa lên đất liền. Chẳng những là thuyền không chạy được mà e lại còn phải nát tan ra nữa...
Vua nghe lấy làm kính phục. Ngài Huyền Trang cũng tỏ lời cảm ơn vua mà rằng: Từ khi bệ hạ lên ngôi, bốn biển được yên và oai danh của bệ hạ thấu đến các nước ngoài, thảy đều kiêng nể. Nhờ vậy cho nên mỗi khi có người Đông độ qua, các vua chúa Tây thiên đều đón rước trọng thể và cung kính đúng mực, vì là thần dân của Đường trào hoàng đế vậy. Nhờ oai đức của bệ hạ nên bần tăng đến đâu cũng được đón đưa theo nghi lễ nghiêm trang và được trợ giúp cho mọi thứ cần dùng. Hôm nay bần tăng hoàn thành việc thỉnh kinh Phật mà trở về nước, một phần lớn là nhờ đức cả của bệ hạ vậy.
Sau khi ổn định mọi việc, Huyền Trang bắt đầu chuẩn bị khởi sự dịch 600 pho kinh mà Ngài đã thỉnh về. Ngài chọn một cảnh am thanh tĩnh nơi chùa Thiếu Lâm, xa tiếng ồn ào, trong một khu vườn mát mẻ, đầy những cây tùng bách bao phủ, có suối trong và động thanh vắng. Nhưng vua Thái Tông vì qua kính yêu Ngài, muốn cho Ngài ở gần nên đã cho xây cất ở Trường An ngôi chùa lớn đặt tên là Đại Từ Ân, muốn thỉnh Ngài về đó làm bậc thượng thủ và trông nom việc đào tạo tăng tài.
Đích thân nhà vua ngự đến trông coi việc xây cất ngôi chùa ấy. Và khi làm xong, vua tổ chức lễ khánh thành một cách rất nghiêm trang. Lễ khánh thành chùa Đại Từ Ân là một trong những buổi lễ long trọng nhất trong lịch sử Phật giáo Trung Hoa, tưởng cũng nên thuật lại dưới đây:
Trong tháng chạp, khi chọn được ngày lành, hoàng đế bèn truyền lệnh đòi các phường nhạc tựu lại, Ngài cũng truyền cho các quan lo việc cờ xí, phướn lọng... và truyền cho mọi người hội họp tại An Phổ Môn vào ngày kế đó để cùng nhau đến bái kiến đại đức Huyền Trang.
Cả đoàn người dự lễ kéo nhau đi qua hết các con đường ở kinh đô. Người ta đếm ra có đến 1500 cỗ xe có tàn vàng và trướng phủ, chạm khắc những hình rồng, phụng... trang trí rất sắc sảo, và có 300 cây lọng lớn bằng gấm quý. Người ta chưng ra 200 bức tranh hình Phật thêu rất khéo hoặc họa trên lụa. Cũng có hai tượng Phật bằng vàng và bằng bạc với 500 cây phướn thêu bằng gấm và kim tuyến. Người ta cũng có trưng bày những kinh luận, tranh ảnh Phật và những di vật cùng với xá-lỵ của Phật do Ngài Huyền Trang thỉnh về. Những báu vật này được kê trên giá cao và đặt trên những cỗ xe lộng lẫy đi thật chậm, xem rất ngoạn mục.
Về khoảng cuối đoàn rước lễ, có một bức tranh họa hình đức Phật Thích-ca rất sống động làm cho mọi người đều chú ý. Trước và sau bức tranh này đều có xe hộ tống một cách rất trang nghiêm. Lại nữa, người ta có đơm kết rất rực rỡ 50 cỗ xe trên ấy có 50 vị cao tăng đạo cao đức trọng hơn hết trong cả nước. Kế đó, có vô số các nhà sư cầm hương hoa vừa đi vừa niệm kinh. Sau nữa là các quan văn võ đi theo hàng ngũ và phẩm trật. Hai bên có 9 phường nhạc của vua trỗi lên rất thâm trầm. Trong không khí tiếng chuông trống nổi lên và những cờ xí bay phất phơ dập dìu trong gió. Tất cả dân chúng trong thành Trường An và các tỉnh lân cận đều tụ tập về. Có 1000 lính hộ vệ của nhà vua theo phò tá một cách oai nghi. Còn Hoàng đế, Thái tử đông cung và hoàng hậu, phi tần, các vị công chúa đều ở trên cảnh đài cao, phía trên An Phổ Môn. Chính Hoàng đế tay cầm một lư trầm tỏa hương ngạt ngào và mắt trông ra đoàn người đang kéo đi mà lấy làm thích chí.
Sau cùng những kinh và tượng đều đưa đến cửa chùa. Người ta trân trọng thỉnh vào giữa mùi hương thơm nức, giữa tiếng nhạc thanh tao. Sau khi ấy bá tánh lần lần lui về một cách êm ái.
Ngài Huyền Trang về làm thượng tọa ngôi chùa Đại Từ Ân tại Trường An, quy tụ nhiều vị dịch giả thông thạo chữ Phạn, rồi cùng nhau lo việc dịch kinh. Đặc biệt là các ngài còn chú ý đến việc tìm ra và bổ sung những chữ tương đương giữa Phạn ngữ và Hán ngữ, thành những thuật ngữ rất giá trị giúp cho việc phiên dịch từ đó về sau được dễ dàng hơn. Bộ kinh đầu tiên hoàn thành vào mùa thu năm 648, Ngài dâng lên hoàng đế để ngự phê. Thái Tông hoàng đế đã tự tay đề tựa vào.
Ngài cũng có dâng lên vua bộ Tây vực ký, thuật lại cuộc hành trình sang Thiên Trúc để thỉnh kinh và học đạo của Ngài. Vua có tỏ lời khen và cũng có đề tựa vào cho bộ sách ấy.
Vua rất yêu kính Ngài và thường hỏi ý Ngài về nhiều sự việc. Một hôm Ngài tâu với vua xin cất thêm chùa và phong chức sắc cho tăng sĩ. Vua có ban cho Ngài một cái Huệ đao để Ngài xuống tóc cho những người đến xin thọ giới xuất gia. Lúc bấy giờ, chư tăng các nơi đều đến thọ giáo với Ngài. Nghe danh Ngài, cho đến các sư ở nước ngoài như Cao ly và Nhật bản cũng tìm đến mà xin được Ngài truyền giới cho.
Vua thường thỉnh Ngài vào triều để trao đổi các ý kiến, hoặc về đạo đức, hoặc cả về chính trị, ngoại giao... vì Ngài hiểu tường tận các nước miền Tây, đã từng gần gũi với các vị vua ngoài cõi biên thùy. Ngoài ra, Ngài dành trọn thời gian cho việc dịch kinh.
Vua băng hà năm 649, ở ngôi được 23 năm. Muốn tỏ ra mình là hoàng đế một nước vĩ đại, phú cường, là người đã từng lên ngựa cầm thương mà làm cho bốn biển được yên, nên Thái Tông có truyền cho thợ đúc hình 14 vị vua hầu Ngài chung quanh mộ, từ những vua Thổ miền trên cho đến vua Chàm miền dưới, ở cõi Đông dương.
Vua Cao Tông lên nối ngôi, cũng hết lòng kính trọng ngài Huyền Trang. Nhưng từ đây, Ngài ít đi lại dành nhiều thời gian ở chùa Đại Từ Ân để lo việc dịch kinh. Ngài làm việc từ sáng sớm, lại cả đến đêm khuya. Gặp những đoạn khó, Ngài xếp kinh lại, đoạn đi trì tụng kinh chú và lạy Phật cho đến canh ba. Bấy giờ Ngài mới ngồi lại bàn, vừa đọc lớn tiếng vừa dịch và làm dấu bằng mực son những chỗ sẽ dịch ngày mai. Mỗi bữa, đúng ngọ Ngài dùng chay sơ sài rồi giảng kinh trọn bốn tiếng đồng hồ. Đệ tử càng ngày càng đông đều chuyên cần học hiểu những nghĩa lý Ngài truyền. Ngài bận rất nhiều việc nhưng bao giờ tinh thần cũng mạnh mẽ và làm việc không hề ngừng nghỉ.
Ngài vẫn tinh tấn luôn, ngoài việc dịch thuật kinh sách còn thường xuyên giảng thuyết kinh luận nữa. Lâu lắm Ngài mới vào viếng vua Cao Tông một lần.
Khi về già, bệnh cũ trở lại làm cho Ngài đau yếu thêm. Lúc trước Ngài mắc bệnh là vì vượt qua vùng khí hậu khắc nghiệt trên núi Bạch mễ nhĩ. Ngài có về thăm làng cũ và nhà xưa. Cha mẹ thác đã từ lâu. Bạn bè không còn mấy người. Họ hàng thân thích đều tản lạc.
Qua năm 664, Ngài vừa dịch xong kinh Bát-nhã Ba-la-mật-đa thì nghe trong mình đuối sức nhiều. Ngài biết là gần tịch, nên có trối rằng: Ta không còn sống lâu nữa. Vậy khi ta thác, các thầy nên đưa ta ra phần mộ một cách đơn sơ, cứ lấy chiếu mà quấn lại rồi đem ta đi chôn nơi một quãng đồng vắng vẻ yên tĩnh là xong. Ngài lại còn đến xứ Lan-tchi mà làm lễ Phật và Bồ-tát lần cuối cùng. Khi trở về chùa, Ngài thôi không dịch kinh nữa, lo sắp đặt mọi công việc trước khi viên tịch.
Sức Ngài giảm dần dần, song trong người rất tỉnh. Lại thêm Ngài thấy những hiện tượng diệu lạc phi thường. Một hôm thình lình Ngài nói một cách hớn hở với những người chung quanh rằng: Ta thấy hiện ra trước mắt một tòa sen to lớn, mát mẻ và trong trẻo vô cùng. Lần khác, vừa ngủ say, Ngài chợt thấy một điềm mộng, tỉnh ra bèn thuật với chư đệ tử rằng: Ta thấy cả ngàn muôn vị thần tiên, hình tướng cao lớn và mặc áo gấm rực rỡ, ôm những chấn liễn bằng lụa thêu, những hoa đẹp đẽ phi thường với những châu báu quý lạ từ trong liêu ta đi ra và đến trưng bày, treo lên nơi phòng dịch kinh của ta. Kế đó ta thấy vô số những cỗ xe thanh lịch, chở đầy muôn thứ trái cây không phải là ở cõi này. Người ta đem lại cúng dường cho ta. Song ta từ chối mà đáp rằng: Những trái cây cực kỳ thanh diệu này chỉ để cho những bậc chứng quả bồ đề vô thượng hưởng lấy mà thôi. Bần tăng chưa đắc quả ấy, đâu dám nhận. Tuy đã nói như vậy, nhưng chư tiên cũng cố nài mà dâng cúng.
Ngài lấy làm hoan hỷ về điềm mộng ấy. Sau đó Ngài dạy lại đệ tử rằng:Gần đến giờ ta tịch rồi. Kìa cái thần ta nó ương yếu, dường như nó muốn bỏ cái xác ta. Các ngươi hãy lấy y phục và mọi đồ vật dụng của ta mà cúng dường hết đi và tụng kinh cầu nguyện cho ta. Chư đệ tử và các sư cũng nên chào cái thân thể ta một lần cuối cùng, cái thân thể tuy là nhơ nhớp mà ta buộc phải mang lấy để làm Phật sự. Bây giờ công hạnh ta viên mãn, ta mới được thoát ra khỏi nó đây.
Ta nguyện cho công đức của ta được phổ cập cho hết thảy mọi người! Ta nguyện cho ai nấy cùng với ta đồng về nơi cung Đâu-suất đặng phụng sự đức Bồ-tát Di-lặc! Ta nguyện cho khi nào trở lại thế gian này trong những đời sau, ta sẽ được thi hành Phật sự mãi mãi, và sau cùng thì đắc quả vô thượng bồ đề!
Nói rồi trong giây lát Ngài tắt hơi. Hồn lìa khỏi xác, khuôn mặt Ngài tỏa sáng vẻ an lạc, thanh nhàn. Chư tăng đều sa nước mắt và ngậm ngùi thương tiếc. Lúc bấy giờ Ngài hưởng thọ được 65 tuổi.
Toàn cả nước Trung Hoa đều để tang cho Ngài. Hoàng đế Cao Tông có đến dự lễ tang và không ngăn được những giọt lệ đau thương. Vua quá cảm xúc, khóc kể rằng: Than ôi! Thượng nhân mất đi, đất nước này sẽ phải tổn hại nặng nề. Từ đây, hàng Phật tử biết lấy ai dìu dắt? Họ có khác nào những ghe thuyền trôi dạt mà không có ai là người cầm lái giữ chèo! Từ đây, các tín đồ có khác nào kẻ bộ hành lạc vào nơi tăm tối nguy khốn mà chẳng có được một ánh đuốc soi đường!
Hoàng đế tạm ngưng mấy buổi chầu. Ngài truyền chỉ tổ chức tang lễ ngài Huyền Trang theo nghi lễ quốc táng. Nhà nước xuất tiền ra lo liệu hết mọi phí tổn. Và vua ban ra sắc lệnh này: “Chư tăng và các thiện nam tín nữ tại Trường An nên đưa Thượng nhân ra đến phần mộ, vì từ xưa đến nay chưa có ai được tạo được những công nghiệp lớn lao đối với ngôi Tam Bảo như Thượng nhân đây.”
Hoàng đế cho an táng Ngài trong khuôn viên chùa Đại Từ Ân và có xây tháp thờ Ngài.