回到長安後，玄奘即組織專門機構翻譯佛經。20年中，共譯出佛經75部，1335卷。他還根據自己在旅途中的豐富見聞，寫成了《大唐西域記》一書，記載了我國新疆及原蘇聯中亞地區、阿富汗、印度、巴基斯坦、尼泊爾和錫蘭境內的138個古國的山川、物產、風俗、宗教和政治經濟情況，是研究這些國家和地區7世紀中葉曆史的重要文獻。他的另一個貢獻，就是把老子的《道德經》譯成梵文，介紹給印度。又把唐朝的《秦王破陣樂》介紹給印度，印度的戒日王了解到《秦王破陣樂》的來源後，決定派使臣到長安，與唐朝建立正式外交關係。
唐高宗麟德元年（664年）二月五日，玄奘死於玉華寺。四月十四日，安葬在終南山下。在舉行葬禮時，長安周圍500裏內。有數萬人來送葬，3萬餘人廬於墓旁，可見當時人們對玄奘是多麼愛戴。
在玄奘“西天取經”後不久，公元688年，鑒真出生在江蘇揚州江陰縣。鑒真俗姓淳於，14歲出家，曾在長安、洛陽兩京遊學。他的活動以他所住持的揚州大明寺為中心，遍及淮南地區，威望很高。鑒真除了戒律以外，還學習鑽研建築和醫藥知識。他特別熱心社會活動，主持建寺80餘所，鑄像無數，還開慈悲院救濟貧民，給貧病的人親自煎藥。
天寶元年（742年），日本高僧榮睿和普照從長安來到揚州大明寺，拜謁鑒真大師。除了聽他宣講戒律以外，還希望取得他的支持，派幾位弟子東渡日本。鑒真答應了這一請求，但他的弟子們認為日本遠涉大海，不願東渡。鑒真莊嚴宣誓：“這是法事，不應顧惜生命。大家不願去，我去！”弟子深受感動，有20多人決心跟他一起東渡，但因為種種原因，5次東渡計劃均受到阻礙，未能成功。
天寶十一年（752年），日本遣唐使從長安回國途中，到揚州延光寺，拜會鑒真，敦請他繼續東渡日本。這時鑒真已66歲，且已雙目失明，揚州僧俗都挽留他，但他決心東渡傳戒。這一年的十一月十五日，鑒真率弟子們乘日本副使大伴古麻呂的船隻東渡，於天寶十四年（755年）二月四日，到達平城京（今日本的奈良市），受到天皇以下朝野人士的歡迎。
隨鑒真到達日本的25人中，有建築師、畫師、雕刻家，以及醫藥、刺繡、鑄寫等方麵的人才，他們實際上是一個文化使節團。他們到達日本後，除宣傳戒教外，在建築、藝術、醫學等方麵也對日本做出了很大貢獻。鑒真在日本領導創建的唐招提寺，其中的金堂、講堂和一些重要的經象法物，代表了我國盛唐時期建築雕刻的最高水平，是日本的藝術明珠，至今保存完好，視為國寶。鑒真又是醫學、藥物學專家，他給日本皇太後治愈了疑難病症，當時曾有《鑒真上人秘方》一書問世，據說就是他的處方記錄。當時日本藥物學初興，藥物真偽混雜，日本天皇下令“辨證”，鑒真雖然雙目失明，但他憑著自己的嗅覺，識別藥物品種，鑒定藥物性能，給日本古代藥物學奠定了基礎。據說現在日本東大寺傳的“奇效丸”，就是鑒真傳到日本去的。正因為如此，一直到江戶時代（1603～1867年），日本的藥袋上，仍然畫著鑒真的圖像。
唐廣德元年（763）三月，鑒真開始患病，弟子們為他造了肖像，至今仍保存在日本的唐招提寺開山堂，這就是日本的國寶“鑒真和尚坐像”。這年的五月六日，鑒真在招提寺逝世，終年76歲。
在這一時期的中日友好關係史上，還有一位傑出的人物，就是日本的著名學者阿倍仲麻呂。
阿倍仲麻呂公元689年生於日本本州大和。他自幼聰明好學，少年時代在本國度過。唐開元五年（717年）十月，他被選人唐朝留學，隨日本遣唐使來到中國長安。到達長安後，唐政府分配他到太學學習。這裏的學生都是五品以上官員子弟，太學的教師都是全國的知名學者，課程有《禮記》、《左傳》、《公羊傳》、《穀梁傳》、《尚書》、《詩經》、《周禮》、《儀禮》等必修課，還有《孝經》、《說文》和時務策等，阿倍仲麻呂在太學經過9年的勤奮學習，不僅精通經典，而且善作詩賦，對中國文化產生了強烈的愛慕之心，改名叫晁衡（一說叫“朝衡”）。
大約開元十六年（728年），阿倍仲麻呂擔任了唐朝左右春坊司經局的校書郎（從九品），專門校理圖書。次年，轉任“補闕”（從七品），這是皇帝身邊的諫官，職位雖然不高，但接觸中央高級官員的機會較多，是中央政府中的清貴官職。4年以後，他又擔任了儀王李燧的“友”（從五品下），職責是陪伴親王，並以封建道德教育親王。就在這個時期，大詩人李白應唐玄宗的邀請來到長安。擔任翰林供奉，是皇帝的文學詞章顧問侍從。李白在長安居住的兩年多時間裏，除結識了賀知章等人外，還結識了阿倍仲麻呂。兩人經常在一起痛飲酣歌，高談闊論，建立了深厚的友情。天寶年間，傳說阿倍仲麻呂在歸國途中的海上遇難，李白以十分悲痛的心情寫詩悼念他的摯友：“日本晁卿辭帝都，征帆一片繞蓬壺。明月不歸沉碧海，白雲愁色滿蒼梧。”日本史籍中至今仍記載著這首詩。