太宗出征高丽后，玄奘由洛阳回到长安弘福寺，立即着手组织译场的工作。
三月，由梁国公房玄龄发文征调全国各大寺院谙熟梵文，通晓大小乘经义，而且戒行圆深，道业贞固的高僧大德集中到京师长安。经过严格筛选之后，阵容庞大的译经团队宣告成立。
他们是证义大德十二人：京师弘福寺沙门灵润、京师罗汉寺沙门文备、罗汉寺沙门慧贵、京师实际寺沙门明琰、京师宝昌寺沙门法祥、京师静法寺沙门普贤、京师海法寺沙门神昉、廓州法讲寺沙门道琛、汴州演觉寺沙门玄忠、蒲州普救寺沙门神泰、绵州振音寺沙门敬明、益州多宝寺沙门道因等。
缀文大德九人：京师普光寺沙门栖玄、京师弘福寺沙门明璿、京师会昌寺沙门辩机、终南山丰德寺沙门道宣、简州福聚寺沙门静迈、蒲州普救寺沙门行友、蒲州栖岩寺沙门道卓、幽州照仁寺沙门慧立、洛州天宫寺沙门玄则等。
又有定字学大德一人：是京师大总持寺沙门玄应；证梵语、梵文大德一人：是京师大兴善寺沙门玄谟。至于“笔受”、“书手”等人，则由译主玄奘大师在诸大德中挑选任命。另外，为了使译经工作做得更好，确保译文的质量，朝廷还专门在最高学府国子监精选了通晓佛、道、儒经论的十多名大学士参与“润文”一职，协助译场工作；又委派赵郡王李孝恭为监译官，负责综理译场的一切事务；而梁国公房玄龄则任“监护大使”，负责一切统筹及为译场提供所有供给。
译场的工作程序是：
一、译主，由玄奘大师亲任，总摄译场一切事务，主导译事之抉择判断等；
二、笔受，听译主翻译文义，把梵文的字义记录成中文字义；
三、证义，是译主的辅助者，与译主评量译文，审查其与梵本有无出入或错误；
四、缀文，因梵汉文字的结构不同，而调整句式，疏通文理，以符合汉文结构；
五、书手，一称度语，把梵语的字音准确地写成中文注音；
六、参译，校勘原文是否有误，同时再将译文回证与原文是否有歧异之处；
七、字学，定字真伪；
八、刊定，削除冗句，使译文更准确精当；
九、润文，对已经译好的文字，加以润色，使它流畅优美；
十、梵呗，经过以上九道工序，翻译完毕，还须用念梵呗的方法唱念一遍，修正音节不够谐和的地方，使便于传诵。
译经时，由译主手持梵本，宣读一遍梵文，然后逐句将梵文经义口译成汉语，由笔受录入，再经过证义、缀文等各项工序严格审理，最终由诸大德共同确认定稿。
不仅如此，奘师还在自东汉以来旧译的经验之上改进翻译的程式和方法，关于音和义的方面，在道安“论五失三不易”和彦琮“翻经八备”的基础上提出了“五不翻”的翻译原则，即：一、秘密故，如陀罗尼；二、含多义故，如薄伽梵具六义；三、此无故，如阁浮树，中夏实无此木；四、顺古故，如阿耨菩提，非不可翻，而是摩腾以来常存梵音；五、生善故，如般若尊重，智慧轻浅。“五不翻”成为唐以来译经师共同遵循的不变定则。
贞观十九年五月二日，一切准备就绪，译主玄奘大师在弘福寺译场操贝叶开演梵文，创译《大菩萨藏经》、《佛地经》、《六门陀罗尼经》、《显扬圣教论》等四部经典。其中密教部《六门陀罗尼经》一卷，在七月初一日当天译成，由辩机笔受；经集部《佛地经》一卷，至七月辛丑日完成，由辩机笔受；宝积部《大菩萨藏经》二十卷，至十月译成，由智证笔受，道宣证文；无著菩萨著的《显扬圣教论》二十卷，由智证等笔受，至岁暮译成。
贞观二十年（646年）正月甲子日，开译毗昙部《大乘阿毗达磨杂集论》十六卷，由玄赜等笔受，至二月底完成。至此，玄奘观察到译场中的众比丘协调有致，已臻译事的最佳状态，于是便决定开译慈氏学说的重要经典《瑜伽师地论》。
贞观二十年三月十五日，玄奘大师召集译场诸僧，开译弥勒菩萨所说的《瑜伽师地论》及毗昙部诸经论。
玄奘将译场的工作安排有序，白天译经，晚上给僧众讲解新经，并解答僧俗学众提出的疑难问题。在译经的空余时间里，玄奘将在西域所见所闻，祥细讲述给弟子辩机听，由辩机执笔整理，书成《西域记》十二卷。七月，《大唐西域记》完成之后，辩机马上投入翻译《瑜伽师在论》的工作，负责《摄抉择分》三十卷的笔受工作。
二十年秋七月辛卯日，玄奘将新译成的《大菩萨藏经》等五部佛经上表于唐太宗，并请为所译经论作序。四天后，又将《大唐西域记》十二卷送呈太宗御鉴及再进一表。
《大唐西域记》以严谨流畅的文笔，详细记述了玄奘赴印度求法所亲身经历的一百一十个国家和地区以及传闻得知的二十八个国家的情况；对各地山川地形、城邑关防、交通道路、种族人口、风土习俗、物产气候、政治文化、军事力量和各种宗教势力的对比都作出详尽的记载，尤其是对有关佛迹的历史及变化情况，进行了详细的介绍。
唐太宗得到《大唐西域记》后，即回书作答：
省书具悉来意，法师夙标高行，早出尘表，泛宝舟而登彼岸，搜妙道而辟法门，弘阐大猷荡涤众罪。是故慈云欲卷，舒之荫四空；慧日将昏，朗