公元631年，大唐高僧玄奘西行求法至印度，宣讲大乘佛教的教义，名声鹊起，引起了北部印度统治者戒日王的注意。戒日王多次会晤玄奘，对大唐文化十分向往，当即组建使团，出访大唐。
643年，时任岭南道融州黄水县令的王玄策奉命作为副使，跟随正使李义表护送戒日帝国使节回国。他们经过吐蕃和尼婆罗，于同年十二月到达目的地，受到热烈欢迎。使团在戒日帝国治下的各封国游历了很长时间，了解风土人情，游览名胜古迹。645年，使团在佛教圣地摩诃菩提寺立碑纪念后启程回国。
第一次出访在北部印度造成了巨大影响，各封国纷纷遣使上贡。唐朝为了送归各国使臣并取得印度制糖法，于647年派王玄策为正使、蒋师仁为副使出使印度。使团到达前，戒日王在恒河晨浴溺水而死，大臣阿罗那顺篡位称王。戒日帝国作为一个松散的联盟国家，立即陷入混乱，各封国纷纷割据独立。
王玄策一行进入戒日帝国后，阿罗那顺担心阴谋败露，招致唐和吐蕃的干涉，派出两千军队向使团发起攻击。王玄策带领使团三十余人与敌军交战，力尽被擒，敌人趁机劫掠诸国贡献的财物。
王玄策、蒋师仁抓住机会逃离，一路辗转来到吐蕃西部。王玄策发檄文向吐蕃属国泥婆罗和西域各国征召军队，得到七千泥婆罗骑兵和一千西域兵。吐蕃赞普松赞干布也派来吐蕃兵一千两百人相助。王玄策与蒋师仁率联军进攻阿罗那顺的都城茶镈和罗，大战三天，攻破茶镈和罗城，斩首三千级，敌军被赶入恒河溺死者不下万人。
阿罗那顺逃走后，收拢残兵再次与联军交战，被蒋师仁擒获，俘斩千人。阿罗那顺的妻子在乾陀卫江负隅顽抗，也被蒋师仁击败，俘获王室成员及百姓一万两千人，牲畜三万头。北部印度大为震动，五百八十座大小城邑投降。各国纷纷献上牛马、军械、宝物犒军，表示顺服。
648年5月，王玄策将俘获的阿罗那顺及王室、百姓、牛马送到长安献俘。唐太宗教训阿罗那顺说：“夫人耳目玩声色，口鼻耽臭味，此败德之原也。婆罗门不劫吾使者，宁至俘虏邪？”得意之情，溢于言表。
北部印度对中国来说太过遥远，整体实力也不出众，加上此时大唐的文治武功都处在巅峰，因此王玄策的功绩并未受到重视，仅被唐太宗封为朝散大夫。但王玄策两次出使，开拓了从西藏通向印度的路线，促进了唐朝和北部印度的友好往来及文化交流。657年第三次出使印度，他还取得了制糖法，带回了制糖工匠，为中国在世界蔗糖文化中发挥重要作用奠定了基础。
