玄奘是东汉名臣陈寔的后代，曾祖父陈钦，曾任后魏上党太守;祖父陈康，以学优出仕北齐，任国子博士，
食邑周南(河南洛阳);父亲陈惠，身高体壮、美眉朗目，平时潜心学问，博览经书，为时人之所景仰，曾做江陵的县官，后来隋朝衰亡，便隐居乡间、托病不出，当时的有识之士都称赞他的志节。陈惠共生四子，玄奘是他的第四个儿子，玄奘于隋朝仁寿二年(602年)出生。
玄奘幼年跟父亲学《孝经》等儒家典籍，“备通经典”，“爱古尚贤”，养成了良好的品德。父亲去世后，二兄陈素在洛阳净土寺出家，即长捷法师。玄奘十一岁那年，便随长捷入寺受学《法华经》、《维摩经》等。”
隋大业八年(612年)，玄奘时年13岁，受大理寺卿郑善果激赏，破格于东都洛阳净土寺出家。玄奘出家后，首先在洛阳净土寺跟景法师学《涅槃经》，从严法师学《摄大乘论》(下简称《摄论》)，达六年之久。
唐高祖武德元年(618年)，由于战乱，玄奘与兄长捷离开洛阳赴四川，在空、景(慧景，摄论学者)两法师处学习。次年，玄奘到成都听宝暹讲《摄论》，又跟道基学“说一切有部”的《阿毗昙论》，接着在道振处学习《发智论》。玄奘居蜀四五年间，师从多师，研习大小乘经论及南北地论学派、摄论学派各家的学说，学业大进，渐为人钦慕。
隋大业十二年(618年)，玄奘随其兄入汉川，北至益州，适逢空、景二法师，从之受学。继而至高僧大德云集的成都学习。武德五年(622年)，玄奘于成都受具足戒。后玄奘游历各地，参访名师，讲经说法。
在四五年里，通过众多名师的指授，玄奘对“大小乘经论”，“南北地论”、“摄论学说”等均有了甚深的见地，闻名蜀中。但他并没有满足，武德七年(624年)到相州(今河南省安阳市中西部)，相州是当时摄论学的中心，玄奘从慧休学《杂心论》，又到赵州(今河北省赵县境内)，随道深学《成实论》，再回长安从道岳听受《俱舍论》，并向武德年间来华的中印度波罗颇迦罗密多罗(简称“波颇”)咨询佛法。
早在南北朝时，佛教学术界就开始了“一阐提众生有无佛性”的论争。到玄奘时代，北方流行已久的《涅槃经》、《成实经》、《毗昙》学与真谛在南方译传的《摄论》、《俱舍论》，构成当时南北佛学的主流。但玄奘师通过学习，深感真谛等古德译著不善，致使义理含混，理解不一，注疏也不同，对一些重要的理论问题分歧很大，难以融合。特别是当时摄论、地论两家关于法相之说各异，遂产生去印度求弥勒论师之意。
