公元664年，62歲的玄奘仍然在玉華寺夜以繼日的翻譯佛經。有壹日，玄奘召集弟子說到：“玄奘今年六十有二，必當卒命於此伽藍，經部甚大，每懼不終，人人努力加勤，勿辭辛勞。”也就是說，這時的玄奘，似乎在冥冥之中已經預感到自己命不久矣。尤其是在翻譯完《大般若經》後，玄奘愈發地感到體力精力不濟，因此鼓勵眾弟子勤奮工作。
不久之後，玄奘又對弟子們交代了身後事：“若無常後，汝等遣我宜從儉省，可以遽除裹送，仍擇山澗僻處安置，勿近宮寺。不凈之身，宜須屏遠。”
到了這壹年的正月初三，玄奘強撐著虛弱的身體，開始翻譯《大寶積經》。但也只是開了壹個頭，就此停下了他終身愛不釋手的翻譯工作，並滿懷遺憾地對弟子們說：“玄奘自量氣力不復辦此，死期已至，勢非賒遠。”正月初八，玄奘的壹個弟子半夜夢見玉華寺裏的壹座佛塔倒塌，驚醒之後的他，心急火燎地跑到玄奘的禪舍，詢問玄奘夢境的預示。玄奘對他說：“非汝身事，此是吾滅謝之征。”
壹天之後，玄奘不慎摔倒，腳踝受傷，從此臥病不起，神誌時而清醒，時而昏迷，經常發出囈語：“吾眼前有白蓮花，大於盤，鮮凈可愛。”在清醒之時，他會將昏迷中所見情景告訴弟子，說他見到了眾多的僧人，乘著華麗的馬車，載著各種精美的食物，舉著鮮艷的金幡，前來迎接自己。
正月24日，玄奘的病情突然有明顯好轉，他召集所有弟子齊聚佛堂，留下了最後的壹段思路清晰的話：“玄奘此毒身深可厭患，所做事畢，無宜久住。佛下生時亦願隨下廣作佛事，乃至無上菩提。”此後，玄奘幾乎不再說話，直到公元664年的二月初四半夜，“以右手而自支頭，次以左手申左髀上，舒足重累右脅而臥，迄至命終竟不回轉”，保持著壹副標準的臥佛姿勢，再也沒動過分毫。二月初五夜半時刻，玄奘的弟子詢問道：“師傅決定得生彌勒內眾不？”這句話的意思是問玄奘是否已經決定生到彌勒身邊。玄奘回到：“得生。”在留下這最後的兩個字後，玄奘就此圓寂。
唐高宗得知消息後，痛心疾首地說到：“朕失國寶矣！”而後下詔，罷朝數日，命戶部下撥玄奘下葬的全部費用，允許京城所有寺廟的僧眾參加玄奘的葬禮。其後，玄奘被葬於浐水之濱。朝野送葬之人達百萬余眾，每天前來墓地吊唁的的民眾絡繹不絕。
直到現在，玄奘的影響還在持續著，雖然他所翻譯的經卷已大部分遺失，但他堅韌不拔、追求真理的精神，刻苦專研、惜時如金的治學態度，給中華文化留下了寶貴的財富。