在唐朝的中外经济文化交流中，形成了南北的海陆两大国际都市广州和长安。而长安作为陆路交通的国际都市，实为当时亚洲文明的中心、东西文化交融的胜地。
长安是唐王朝的国都，也是外侨聚居的国际大都市。各国的外交使团，是长安外籍人员的重要组成部分。当8世纪下半叶吐蕃占领河西、陇右时，中西交通被切断，居于长安的使团人数多达4000人。当时的外籍人员，有不少人入宫廷担任侍卫，如吐火罗（阿富汗的巴尔克）、护密（阿富汗的瓦汗）、小勃律（克什米尔的吉尔吉特）、拔汗那的贵族相继入宫廷担任侍卫。此外，波斯国的王储，曾流落寓居长安。波斯被阿拉伯灭亡，末代国王被杀，王子卑路斯逃奔吐火罗，于公元673年来到长安，被委任右武卫将军。卑路斯死后，他的儿子泥涅斯于公元679年被唐朝送到碎叶，客居吐火罗20年，后来又回到长安，直到病死。当时，常驻长安的各国外交使团中的官员、学者和专门人才，同中国的官员、僧侣、文人相互交往，建立友谊，这对于中外文化的交流起到了重大的作用。各国来唐朝留学的学生，足长安城中外籍人员的又一重要组成部分，日本、新罗、高丽、百济、高昌和吐蕃来华的留学生共有8000人之多。
外交使团官员与工作人员、来自各国的人官侍卫人员和各国留学生，在促进中外文化交流方面发挥了骨干作用，中外文化交流的成就，是同他们的活动密不可分的。各国来唐的僧侣和宗教界人士，是长安外籍人员的另一重要组成部分。当时的长安，不仅成了亚洲的佛学中心，也是各国僧侣、宗教界人士造访与会聚的都市。当时，玄奘、义净在长安先后主持译场，利用收藏的大量梵文原本，校勘、翻译佛教经论。参与这项上作的有印度、克什米尔、吐火罗、康国和何国的高僧，其中有南印度的菩提流志、中印度的地婆诃罗、善无畏、南印度的金刚智及其弟子北天竺人不空、康国的法藏等著名高僧。玄奘时期的弘福寺、兹恩寺和义净时期的大荐福寺，云聚着这样一大批著名的中外高僧在这里翻译佛经，表明亚洲的佛学中心已由中印度的那烂陀寺转移到长安的著名佛寺，长安已成为亚洲的佛学中心。除著名佛寺外，长安还有大秦寺（景教）、波斯寺（袄教）、穆护寺（摩尼教）。这些外来宗教是同各国外交使团、商人、文人、艺人一道传入中国的。唐政府允许各国在长安设立庙宇，自由传教，中外信徒皆有。音乐、舞蹈、美术方面的外国和西域的著名乐师、艺人，数量很多。其中，有许多是著名的大师。
南方的广州作为唐朝海外贸易的中心，是唐王朝的第二大国际都市，从广州驶出和驶人港口的，有印度、波斯、斯里兰卡和东南亚的船只，中国的船只也从这里驶往印度、阿拉伯等地。这里云聚着各国的商人，到8世纪末，侨民多达12万以上。来自海外各国的香木、香脂、棉布、药材、珍珠、珊瑚、犀牙、玻璃等物，由广州进口后销往内地。中国的瓷器、丝织品、茶叶乃至于纸张、印刷品，也从广州运往海外各国，传入阿拉伯乃至于非洲、欧洲。总之，广州作为唐王朝南方港口城市，是中外文化交流最大的一个窗口，是一个名副其实的国际都市，唐朝的中外文化交流及其所取得的成就，同长安、广州两大国际都市所起的特殊作用是分不开的。
唐朝的对外交通线路，可谓四通八达。贾耽所著《古今郡国县道四夷述》，对此有详细著录。《新唐书·地理志》曾记载七条对外交通要道。其中，营州（今辽宁朝阳）人安东道与安西（今新疆库车）入西域，分别是丝绸之路的东西二端。这条线路东起朝鲜平壤，经营州、云中（今山西大同）、夏州（今陕西横山），到达新疆西州（今新疆吐鲁番东南），然后进入中亚细亚。安西一西域道对外交通线路，分南北二路。北道由交河（今新疆吐鲁番北五公里处有交河城故址）至碎叶城（今吉尔吉斯斯坦北部边境的托克马克）。南道由西州（今吐鲁蕃东南）至怛逻斯（今哈萨克斯坦东南部边境的江布尔城）。碎叶城是初唐安西四镇之一，为唐朝最西的军事重镇，它地处中亚与天山南北二路之间的交通要冲，同葱岭以东的疏勒、于阗分扼内地通往西域的北（天山北麓）、中（天山南麓北线）、南（天山南麓南线）三线。而碎叶城西南的怛逻斯，实为当时的一座国际城市，它西南经石国（今乌兹别克斯坦塔什干）、康国（今乌兹别克斯坦撒马尔罕），往南抵达阿姆河南岸的吐火罗（今阿富汗北郡），可通往印度。由康国而西，经安国（今乌兹别克斯坦布哈拉一带），可以到达今伊拉克的巴格达。由巴格达可以把“丝绸之路”和阿拉伯交通干线相连接，通往拜占庭帝国的君士坦丁堡、沙兰国（今巴勒斯坦的耶路撒冷）以及通往非洲的尼罗河三角洲。盛唐时期“丝绸之路”的北、中、南三线，北线可达拜占庭，出地中海；中线可越葱岭抵达波斯；南线可越葱岭抵达北印度。
安南天竺道对外交通线路，起自安南都护府交趾（今越南河内附近），经太平、峰州（今越南山西），溯红河而上，经古涌步（今云南曼耗）到达龙武州（今云南建水），然后出安南境，进入剑南道辖境，经曲江、通海、江川到柘东城（今云南昆明），往西接中印缅道。中印缅道北起四川成都，经会理、姚安到达羊苴城（今云南大理），抵达永昌郡（今云南保山北50里），渡过怒江，翻越高黎贡山到达腾冲附近的诸葛亮城。然后分西路和西南路进入缅甸、印度。西南路由诸葛亮城出发是唐朝中印缅的主要交通线，渡过缅甸伊洛瓦底江，可抵达印度东北阿萨密的迦摩缕渡国，抵达今印度的马哈斯坦。西路由诸葛亮城出发西行，在今缅甸密支那附近的丽水城渡过伊洛瓦底江，经孟拱到印度曼尼坡，再翻越巴勒尔岭，到达迦摩缕波国境内，与西南路会合。然后沿恒河南岸到达当时中印度的摩揭陀国。在唐朝，安南一天竺道是中国西南地区同东南亚越南、缅甸、印度的交通要道。
广州海道是唐朝海上的重要交通路线之一。据贾耽对中国帆船远航海外的记载，海船利用十一、十二月的季风从广州启航，经越南占婆岛（今越南东二百里海岛）直抵海峡（马六甲海峡），沿苏门答腊出十度海峡，经达狮子国（今斯单兰卡）北部摩诃帝多港（今曼泰）、莫来国（今印度西南海岸的奎隆）、拔风国（今印度孟买），西航至达弗利刺河（今幼发拉底河）到达末罗国（今巴士拉）。从广州至波斯湾，除停船时间不计外，全程需89天。待来年五月，航船利用季风由波斯湾启程返回广州。此航线的中心是狮子国。在贾耽所记载的航程中，还有一条从波斯湾沿东非海岸航至三兰国的航线，这应是中国帆船所传导的中国文化的最大半径。
通往日本的航线有“北路”和“南路”二条，往往是用冬春的东北信风和夏秋的西南信风。日本的遣唐使来中国，大多走北线，从难波三津浦（今大阪南区三津寺）启航，沿濑户内海西航，在北九州的筑紫夫津浦（今博多）停泊。从这里西航，始有南线与北线之分。北线经壹岐岛、对马岛，沿朝鲜南海岸西行，在朝鲜仁川港附近横渡黄海到达辽东半岛，再渡过渤海到达山东半岛，或在仁川港附近横渡黄海直达山东半岛登州的文登登陆。南线由博多，经九州西北的平户岛、值嘉岛，横渡东海直航长江口到达扬州或者抵达明州（今浙江宁波）。
在唐朝与日本的文化交流中，日本派往唐朝的“遣唐使”团，特别是其中的留学生和学问僧为中日文化交流做出了重要的贡献。由唐朝前往日本的文化使者，如音韵学家袁晋卿和鉴真和尚，为传播唐文化和佛教文化，影响重大而深远。而中日文化交流在唐朝所取得的重大成就，是同当时两国的国情和二国的基本国策联系在一起的。
唐玄宗开元、天宝年间，有3次“遣唐使”来华。唐玄宗在位期间接待的三次遣唐使团，第一次在开元五年（717年）三月，成员中有著名留学生阿倍仲麻吕、吉备真备等人，唐玄宗“命通事舍人就鸿胪宣慰”。第二次在开元二十一年（733年）四月，多治比广成率第十次遣唐使团来唐，途遇风浪，唐玄宗派通事舍人韦景先往苏州宣慰。次年，唐玄宗在洛阳接见遣唐使团成员。第三次在天宝十一年（752年），日本派出了第十一次遣唐使团，次年正月初，唐玄宗在大明宫含元殿接见了使团。日本留学生来庸人国子、太学、四门学习，归国的留学生和学问僧归国时所带回的物品主要是包括经、史、子、集四部的各种书籍、文集和佛道经卷、佛像、佛画、佛具等。这些留学生归国后有的还担任政府要职。正是这些归国的留学生、学问僧为在日本传播唐文化起到了重要的作用。第九次遣唐使团中的著名学者朝衡即阿倍仲麻吕（708-770年）来唐后人太学学习，成绩优秀，参加科举中进士，然后在唐政府先后担任多种官职，官至秘书监（从三品），同著名诗人王维、李白等均有交往，死于中国，一生为中日友好事业做出了很多贡献。与朝衡一同来唐留学的吉备真备，在唐学习17年。归国时带回《唐礼》、《大衍历经》、《乐书要录》等书籍及铜律管、测影铁尺等。归国后为皇太子讲授《礼记》、《汉书》。传授唐朝律令和历法。后来，他在政府中担任大宰大贰、右大臣等要职，又创造片假名，制定和文楷书字母，开创日本文字，贡献甚大。日本大化革新期间的大和朝廷，仿照唐朝的三省六部制度，设立二宫八省制，在政治、经济、教育等各项制度上全面仿效唐朝。这一期间，唐文化在日本社会生活乃至于风俗习惯方面，均有很大的影响。唐朝佛教六宗均传入日本，其中三论宗与法相宗名师辈出。这些名师，大多是人唐求法的一代名僧。
开元二十四年（736年），唐朝著名音韵学家袁晋卿应邀随日本遣唐副使前往日本，被日本天皇任命为太学音博、太学头（大学校长），为创造日本文字做出了贡献。鉴真法师是名垂史册的中日文化交流使者。他克服千难万险，终于在公元753年第六次渡海成功，抵达日本，受到日本朝野的热烈欢迎。公元754年，鉴真亲自为太上皇、皇太后、皇太子授菩萨戒，为沙弥澄修等440多人受戒。755年，东大寺戒坛院落成。不久，东大寺内唐禅院建成，由鉴真主持僧侣的修道。鉴真赴日，改变了有僧无法、盛行自度与私度的日本佛教现状。同鉴真一行前往日本的24人，有僧侣、画师、玉工、铸写、绣师、修文、镌碑、医生、建筑师等人，他们在建筑、艺术、医药等方面为传播唐文化起到了重要作用。鉴真本人又是一位医学家和药学家，为日本皇太后治愈疑难病症，有《鉴真上人秘方》传世。
在唐朝的中外数学交流方面，中国数学及其数学教育、科举制度对日本和朝鲜的影响很大。唐朝初年，朝鲜仿照中国数学教学制度，在国学中设置了算学博士，用中国编纂的数学教科书作为教材，制定了与中国大致相同的考试制度。在唐朝，日本曾多次派出使者到唐朝学习，建立学校，设置博士，招收学生，学习和考试科目大致相同。据记载日本典章制度的《令义解》所载，在日本：“凡算经，《孙子》、《五曹》、《九章》、《六章》、《缀术》、《三开重差》、《周髀》、《九司》各为一经，学生分经习业。凡算学生，辩明术理。试《九章》三条，《海岛》、《周髀》、《五曹》、《九司》、《孙子》、《三开重差》各一条。试九考试也是全通为甲，通六为乙。若落《九章》者，虽通六而不第。”开元五年（717年），日本吉备朝臣来中国，居住16年，回国时带走《大衍历立成》12卷、《大衍历经》1卷，二次内插法也因此而传入日本。