公元804年，日本和尚空海怀着深造密宗的满腔热忱，随第16批遣唐使，在葛野麻吕率领下，冲破东海的惊涛骇浪，来到中国福州。当地刺史阎济美不时宴请葛野，因他看过空海代拟的呈文，深爱其才，每次都指定空海赴宴。席间赋诗酬唱，空海又表露出他的诗才，阎济美对他更加推崇，甚至想把空海留在自己身边，只是由于空海苦苦哀诉他来唐进修佛教的迫切心情，才作罢。
10月末，空海到达长安。他先从醴泉寺般若三藏学梵文，成为日本历史上第一个掌握梵文的人；其后又拜青龙寺惠果为师学密宗。惠果同空海第一次见面时，喜出望外，当场表示要把全部密宗传授给空海，并为空海作了密宗中最高级的阿阇梨佛法灌顶，赐以遍照金刚的法号，空海成为真言密宗第8代座主。惠果门徒虽逾1000，独对空海特别重视，空海成为惠果的正式继承人，不仅是日本，而且也是中国和印度的不空密宗的嫡系。惠果还特地为空海组织人缮写新译出的佛教经典，请宫廷画师李真为空海摹绘密宗历代教祖佛像，动员宫廷技师杨忠信等铸造金属法器等。
4月后，惠果与世长辞。死前他曾对空海表示，有了像他这样的弟子，死可瞑目，并劝空海早日学成归国，为国家服务，广传佛缘，普度众生。惠果的墓志铭是由空海撰写的。
按规定，空海的留学期限是20年，但他留唐两年后，就上书皇上请求批准回国。消息传来，中国朋友纷纷赋诗惜别，或赠送法帖和真迹等。空海在唐不到3年，以诗会友竟广泛到如此程度，这在长达200年之久的遣唐使的历史上还是空前的。空海的本意很可能是不愿回国的；无论就才华还是性格而论，如果继续留在长安，他的才学肯定会得到充分的发挥。在他启程回国那天，长安名流成群结队为空海送行，他忍着别离的辛酸，强作镇静，赋诗告别，经越州由明州搭船回国。在越州停留的5个月中，他在当地节度使的热情支援下，请人抄写并访求了大量文学、天文、医学和美术等方面的著作。
但是，国内的形势对他并不妙。和他同批来唐的最澄早于去年回国，在日本首先传布密宗的荣誉已为最澄捷足先登了，而且，最澄是官派请益僧，条件远比空海优越。空海回国后不久，爆发了“乐子之乱”。原来，当时已经逊位的平城天皇，在他还是太子时就同比他大9岁的下臣藤原绳主的老婆乐子通奸，即位后把乐子丈夫远调筑紫，接乐子入宫予以霸占。乐子一族野心勃勃，乐子也想作皇后。平城因严重的神经衰弱，做了3年天皇，就把皇位让给平素与他感情不和的弟弟嵯峨天皇。嵯峨即位后，废平城所立观察使，平城大为恼火，俨然以太上皇自居，下诏嵯峨收回成命，并令其迁都奈良，同时派乐子胞兄藤原仲成去奈良大兴土木，建筑宫殿。嵯峨一方面表面上装作奉命唯谨的样子，派3名营造使去奈良协助藤原，另一方面则暗中派重兵严守东国3处关卡，使用调虎离山计，把平城身边的高级官员召往京城，用箭射死，并下诏废乐子的正三位。这实际上是公开宣战了。平城还在梦中，前簇后拥带着乐子向东国进发，队伍行至郊外，漫山遍野尽是官军，平城的人马乱作一团，作鸟兽散，乐子也服毒自杀。
正当“乐子之乱”的时候，空海上书嵯峨，表示愿为嵯峨胜利祈祷，3年不出山门。嵯峨大喜，任命空海为奈良东大寺别当。嵯峨工于诗文和书法，当他听说空海在中国素享盛名，唐朝皇帝曾授予他“五笔和尚”称号，特地派人向空海索取手书，对空海的飞白赞颂备至，从此备加爱笃。颜真卿的书法也是空海第一个介绍到日本来的，嵯峨、空海和曾经留后的橘逸势，世称“三笔”。
由于空海回国，最澄对于密宗的一知半解大白于天下。空海在高野山建立金刚峰寺，开创了真言宗。空海对日本的文化作出了不可磨灭的贡献：他写了日本思想史上最初的著作《十住心论》；他创建了密宗教团；在他指导下绘制了密宗绘画，在雕刻、建筑等方面也有所创新；他还写了《文镜秘府论》，对唐诗的平仄、对仗等进行了精细的研究。此外，他还参与了赞岐地方满浓池和大和地方益日池的水利工程，世间还流传着“伊路波”和五十音图也是由他创造的说法。但是，他在日本是孤独的，他具有中国式的教养，在日本苦无知音。他可能表示过要在长安度晚年。
公元835年，空海患痛症死去。噩耗传到长安，青龙寺一片静谧，好像穿起孝服为他吊唁一般。