Theo truyền thuyết ghi lại trong Tam tổ thực lục (三祖實錄), mẹ của Huyền Quang là Lê Thị hay đến chùa Ngọc Hoàng cầu nguyện vì tuổi đã 30 mà chưa có con. Đầu năm Giáp Dần 1254, vị trụ trì chùa Ngọc Hoàng là Huệ Nghĩa mơ thấy "các toà trong chùa đèn chong sáng rực, chư Phật tôn nghiêm, Kim Cương Long Thần la liệt đông đúc. Đức Phật chỉ Tôn giả A-nan-đà bảo: 'Ngươi hãy tái sinh làm pháp khí Đông Độ và phải nhớ lại duyên xưa.'" Năm ấy Lê Thị sinh Huyền Quang. Lớn lên ông dung mạo dị thường, làm quan đến chức Hàn Lâm.

Tam Tổ thực lục, phần Tổ Gia thực lục chép tiểu sử Huyền Quang có nói: ông cùng vua Trần Anh Tông đến chùa Vĩnh Nghiêm huyện Phượng Nhãn, nghe Thiền sư Pháp Loa giảng kinh, liền nhớ lại "duyên xưa", xin xuất gia thụ giáo. Tuy nhiên, cũng trong sách này mà phần tiểu sử Pháp Loa lại nói Huyền Quang thụ giáo với Bảo Phác ở chùa Vũ Ninh (Bắc Ninh). Ông được cử làm thị giả của Trúc Lâm Đầu Đà và được ban pháp hiệu là Huyền Quang.

Sau, ông theo lời phó chúc của Trúc Lâm trụ trì chùa Vân Yên (nay là chùa Hoa Yên) trên núi Yên Tử. Vì đa văn bác học, tinh thông đạo lý nên tăng chúng đua nhau đến học.

Niên hiệu Đại Khánh thứ 4 (1317), ông được Pháp Loa truyền y của Trúc Lâm và tâm kệ. Sau khi Pháp Loa tịch (1330), ông kế thừa làm Tổ thứ ba của thiền phái Trúc Lâm nhưng vì tuổi đã cao nên ông giao phó trách nhiệm lại cho Quốc sư An Tâm.

Ông đến trụ trì Thanh Mai Sơn sáu năm, sau dời sang Côn Sơn giáo hoá. Ngày 23 tháng 1 năm Giáp Tuất (1334) thời vua Trần Hiến Tông, ông viên tịch, thọ 80 tuổi. Thượng hoàng Trần Minh Tông sắc thuỵ là Trúc Lâm Thiền Sư Đệ Tam Đại, đặc phong Từ Pháp Huyền Quang Tôn Giả.