629年，唐朝僧人玄奘違反朝廷當時禁止百姓擅自西行的規定，從涼州偷渡出關，隻身赴印度學習佛教教義。經過16年，在644年回國，並向唐太宗寫信報告了情況。唐太宗下詔讓他口述西行見聞，玄奘本人口述，由他的弟子辯機執筆寫出《大唐西域記》。在玄奘逝世後，他的另外兩名弟子慧立、彥悰將玄奘的生平以及西行經歷又編纂成一本《大慈恩寺三藏法師傳》，為了弘揚師傅的業績，在書中進行了一些神化玄奘的描寫，這被認為是《西遊記》神話故事的開端。此後取經故事在社會流傳，神異的色彩越來越濃厚。

《西遊記》有參考印度神話故事成分。陳寅恪指出孫悟空大鬧天宮的故事，出自《賢愚經》卷一三《頂生於像品》六四。豬八戒的故事出自佛家經典《根本說一切有部毗奈耶雜事》。說得是牛臥比丘驚犯宮女的故事。《西遊記》有孫悟空入妖魔腹中，並威脅要喫掉對方的內臟的故事，在《中阿含經》亦有類似記載：「彼時魔王化作細形入尊者大目犍連腹中。大目犍連知魔王在其腹中，即從定寤，語魔王曰：汝波旬出！汝波旬出，莫觸嬈如來，亦莫觸嬈如來弟子。莫於長夜無義無饒益，必生惡處受無量苦！於是魔波旬化作細形，從口中出，在尊者大目犍連前立。」。

在唐朝後期和五代時期的許多記載中已經出現了西行取經的故事。現存敦煌石窟的玄奘取經壁畫，大約作於西夏初年，已經出現持棒猴行者形象；南宋刊印的話本《大唐三藏取經詩話》，已經有猴行者化作白衣秀士，自稱「花果山紫雲洞八萬四千銅頭鐵額獼猴王」和「深沙神」；宋元南戲有《陳光蕊江流和尚》，吳昌齡作雜劇《唐三藏西天取經》已經有師徒四眾；元明之交時代的雜劇《二郎神鎖齊天大聖》和《西遊記》描寫了孫悟空的來歷；明初朝鮮的漢語教材《朴通事諺解》提到有《西遊記平話》，其中概括複述「車遲國鬥法」一段，和《西遊記》第46回十分相似；明代《永樂大典》第13139卷有「夢斬涇河龍」，和《西遊記》第10回基本相同