本书是玄奘回国后奉唐太宗的敕命而写的，书中记叙了西域、印度138个国家、地区、城邦的情况，包括疆域、气候、山川、风土、人情、语言、宗教、佛寺以及历史传说、神话故事等等。其中110个地方是玄奘自己亲自经历的，28个地方是未曾经历，据传闻记载的。

由于本书记录了大量第一手珍贵资料，成为研究公元7世纪中亚、南亚各国的历史、地理、宗教、文化及中西交通史的重要资料。同时，也是研究印度佛教史的重要资料。如书中详细记载了各国流传宗教的实际状况，反映了印度各种宗教及佛教各派别的分布及力量消长。书中还记载了有关马鸣、龙树、提婆、无著、世亲及阿育王、迦腻色伽等印度佛教史上重要人物的一系列传说，为佛教史研究提供许多新材料。

由于《大唐西域记》在学术上拥有如此重要的价值，因此引起世界学术界的极度重视，人们把它与马可波罗的《东方见闻录》、日本圆仁的《入唐求法巡礼行记》并列，称为东方三大旅行记。现已有法、英、日等文字的译本。1985年，中华书局出版了由著名学者季羡林先生主持完成的《大唐西域记校注》。该书吸收了近几十年来前人的研究成果，对《大唐西域记》进行了比较全面的校勘与注释，提出一系列新见解。