1329年，元代畫家曾巽申在畫上題有跋文：
天曆己已孟秋丁醜，登瀛委吏曾巽申審定謹識。
他在《步輦圖》上也鈐有“八思巴文印”，八思巴文印印文為4行音譯漢字“集賢院照磨兼管勾承發架閣庫印”。經其鑒賞，此畫就是米芾題過跋並記入《畫史》的那一卷，是真跡無疑。
至明代，《步輦圖》上除了明代畫家吳新宇印外，還有明代大收藏家郭衢階諸印。經其鑒賞，此圖就是元代書畫鑒賞家湯垕將此畫載入《畫鑒》的《步輦圖》後，他於1585年在畫上題跋：
右《步輦圖》，法度高古，真唐代人筆，章伯益篆尤佳，米南宮蓋鑒之審矣。萬曆十有三年春仲之望，郭衢階亨甫再題。
郭衢階寫“再題”，是因為在這幅《步輦圖》上，他已經鈐印在前。據說，郭衢階的題跋之所以說傳到明代的《步輦圖》仍然是趙仲爰手中的那一幅，是“真唐代人筆”，是因為他的題跋是排在元代人一個題跋的後麵的；二是因為兩枚元代的八思巴文印是漢人難 以模仿的。此外，明代時期的書畫著錄著作《清河書畫舫》和《珊瑚網》均曾收錄過《步輦圖》。
清代時，《步輦圖》在乾隆年間就進入了清代朝廷內府。有關《步輦圖》的情況，在清代乾隆、嘉慶年間宮廷編纂的大型著錄文獻《石渠寶笈》中也有清楚的記載：
畫卷次等。唐閻立本畫《步輦圖》一卷。次等天一，素絹本，著色畫。卷中幅署‘步輦圖’三字，卷後章伯益篆書本事，並署雲：唐相閻立本筆。拖尾有米芾、黃公器、張向、劉次莊、曹將美、陶舜谘、鄧忠臣、張渥佺、曾巽申諸記語；
又江融（按應為澈字）書記語一，又田儼諸人記語一，又蔚宗記語一，姓闕，下署關杞二字；又琰記語、一姓並
闕；又記語二，未署名；
又劉忱、李康年、張知
權、林定、姚雲、郭衢階
諸跋；又張舜民、許善勝
題句二。
《石渠寶笈》的記錄雖然不全，沒有寫出《步輦圖》上題跋的全文和印鈐情況，卻羅列了大部分題跋人姓名，特別是米芾、曾巽申和郭衢階等，說明《石渠寶笈》所記錄的《步輦圖》畫就是郭衢階題過跋的畫卷，是《畫史》和《畫鑒》都曾記載過《步輦圖》，是閻立本的真跡。
後來，《步輦圖》畫麵上的收藏印章說明，清代著名畫家梁清標、文學家納蘭性德、清仁宗愛新覺羅·顒琰等人均曾收藏過《步輦圖》。而且清代的書畫專著《式古堂書畫彙考》和《佩文齊書畫譜》等書均曾有過著錄。
清代末期，《步輦圖》被皇室成員偷偷帶出宮外，先被一大臣獲得，後在天津被賣掉。據說，後來買到《步輦圖》的人愛不釋手，視為珍寶，他沒有舍得再轉售，而是將《步輦圖》真跡送給女兒做了嫁妝。之後，收藏《步輦圖》的主人又將此畫奉獻給了後來的北京故宮博物院珍藏。
這張畫和很多早期繪畫遺存一樣，雖有爭議說此畫並不一定是閻立本的真跡，而是宋代的摹本。但是這幅《步輦圖》的藝術價值則毫無疑義。
這是一幅唐代初期風格非常明顯、處理得簡潔而紮實的畫作，畫家充分利用了對比手法，從人物比例、姿態、神情氣質，以及性別帶來的感覺差異，甚至構圖的疏密對比各個方麵來烘托主人公唐太宗，做得相當成功。
當畫麵構圖唐太宗一邊有過密、過重的視覺傾向時，畫家將整幅畫中最大麵積、最鮮亮的顏色放在禮官的紅袍上，使得構圖兩邊在對比強烈的前提下又不失平衡。從任何一個方麵來講，《步輦圖》都足以令人稱道。
《步輦圖》以其珍貴的曆史和藝術價值被譽為“丹青神化”，它與東晉書畫家顧愷之的《洛神賦圖》、唐代著名畫家張萱與周昉的《唐宮仕女圖》、唐代畫家韓滉的《五牛圖》、五代時期畫家顧閎中的《韓熙載夜宴圖》等作品，被稱為“中國十大傳世名畫”。