Trường Xuân tuân theo lời thỉnh cầu này và rời Sơn Đông vào tháng 2 năm 1220 cùng 18 đệ tử để tới Bắc Kinh. Biết rằng Thành Cát Tư Hãn đã đi xa về phía tây trong các cuộc viễn chinh mới, nhà hiền triết này đã lưu lại tại đây trong mùa đông. Vào tháng 2 năm 1221 Trường Xuân lại lên đường, vượt qua miền đông Mông Cổ để đến doanh trại của người em Thành Cát Tư Hãn là Ujughen, gần hồ Bbr (hay Buyur), ở thượng lưu Kerulun-Amur. Từ đây ông đi về phía tây nam tới Kerulun, vượt qua khu vực Karakorum ở miền bắc khu vực trung tâm Mông Cổ, và sau đó vượt qua dãy núi Altay phần thuộc Trung Quốc ngày nay, có lẽ là gần khu vực Uliassutai. Sau khi đi ngang qua Altay ông đã đến Bishbalig, hay Ürümqi ngày nay (tiếng Duy Ngô Nhĩ: ئۈرۈمچى شەھرى, tiếng Trung: 乌鲁木齐, thủ phủ khu tự trị Tân Cương), và đi dọc theo sườn phía bắc của dãy núi Thiên Sơn tới hồ Sairam, Almalig (hay Kuija), và thung lũng giàu có Ili.

Sau đó đoàn của ông đến sông Chui (thuộc Kyrgyzstan ngày nay) và vượt qua sông này tới Talas (thị trấn nhỏ ở tây bắc Kyrgyzstan) và khu vực Tashkent, và sau đó vượt qua sông Jaxartes (tức sông Syr Darya) tới Samarkand, tại đây ông dừng lại vài tháng. Cuối cùng, qua cổng sắt Termit, vượt qua sông Oxus (sông Amu Darya), và theo đường tới Balkh (một thị trấn nhỏ thuộc Afghanistan ngày nay) và miền bắc Afghanistan, Trường Xuân đã đến được doanh trại của Thành Cát Tư Hãn ở gần dãy núi HinduKush. Nguyên Thái Tổ hỏi ông về phép tu luyện trường sinh bất tử, khen ông là thần tiên, phong là Đại Tông Sư, toàn quyền chưởng quản Đạo giáo trong thiên hạ, nhờ đó mà Toàn Chân Đạo trở nên cực thịnh.

Ngày 7 tháng 3 năm 1223, đoàn của ông quay trở lại phía đông. Hành trình trở về của ông chủ yếu là theo lộ trình cũ nhưng nhanh hơn, với một số sự lệch hướng, chẳng hạn đến thăm Kuku-khoto. Ông về tới Bắc Kinh vào cuối tháng 1 năm 1224. Từ các câu truyện kể về chuyến đi của ông (Trường Xuân Chân Nhân tây du ký, được học trò và bạn đồng hành của ông là Lý Chí Thường viết, chính vì điều này mà tác giả của Tây du ký đôi khi được coi là Trường Xuân, nhưng điều này là không chính xác. Tây du ký do Ngô Thừa Ân viết. Sự nhầm lẫn như vậy là do tên gọi tương tự nhau của hai tác phẩm này) người ta có thể thấy một số hình ảnh đẹp và đầy sức sống nhất được tạo ra bởi thiên nhiên và con người giữa Vạn lý trường thành và Kabul, giữa biển Aral và Hoàng Hải. Đáng chú ý là các phác thảo về người Mông Cổ và người dân ở Samarkand cũng như các vùng phụ cận; bản miêu tả sự màu mỡ, phì nhiêu và các sản phẩm của khu vực này, cũng như của khu vực thung lũng Ili, tại hay gần Almalig-Kulja; và sự miêu tả các dãy núi lớn, đỉnh núi và hẻm núi, chẳng hạn dãy núi Altay, Thiên Sơn, đỉnh Bogdo-ola (?), và cổng sắt Termit. Ngoài ra, ở đây cũng thấy có các chi tiết đáng chú ý về vùng đất dường như là thuộc thượng nguồn sông Enisei.

Theo lệnh của Thành Cát Tư Hãn một số đất đai thuộc hoàng gia trước đó đã được chuyển giao cho ông để xây dựng nơi tu hành cho Đạo giáo. Ông chủ trương tam giáo bình đẳng, tác phẩm có: Nhiếp Sinh Tiêu Tức Luận, Đại Đan Trực Chỉ, Bàn Khê Tập, Huyền Phong Khánh Hội Lục, Minh Đạo Tập.[cần dẫn nguồn]