十月辛酉日，皇帝的车驾从东都洛阳出发，百官、皇亲国戚、四方夷族首领跟随前行。每次设置停留的营地，数十里之内人畜遍布；有关部门运输供给的物资，数百里不绝。
十一月丙戌日，车驾抵达泰山脚下；十一月己丑日，唐玄宗备好法驾，来到泰山脚下，骑马登山。将随从官员留在谷口，只与宰相以及负责祭祀的官员一同登山，仪仗卫队在山下环绕排列，长达一百多里。唐玄宗问礼部侍郎贺知章：“前代玉牒上的文字，为什么要保密？” 贺知章回答说：“有的是为了秘密祈求神仙，所以不想让人看到。” 唐玄宗说：“我是为天下苍生祈福罢了。” 于是拿出玉牒，向群臣宣示。十一月庚寅日，唐玄宗在泰山顶上祭祀昊天上帝，群臣在山下的祭坛祭祀五帝和各路神仙；其余的仪式都仿照乾封年间的旧例。十一月辛卯日，唐玄宗在社首山祭祀皇地只。十一月壬辰日，唐玄宗登上帐殿，接受百官的朝觐，大赦天下，封泰山神为天齐王，礼仪等级在三公之上。
张说引荐了很多中书省、门下省的官吏以及自己的亲信代理官职，跟随登山。封禅大典结束后，朝廷推恩行赏，这些人往往被提升品级，越级进入五品，而百官却没有得到相应的赏赐；中书舍人张九龄劝谏，张说不听。另外，跟随封禅的士兵，只被授予勋官，却没有得到实物赏赐，因此朝廷内外都怨恨张说。
起初，隋朝末年，国家的马匹都被盗贼和戎狄掠夺，唐朝初年，只在赤岸泽得到三千匹公马和母马，将它们迁移到陇右，任命太仆张万岁掌管。张万岁非常擅长养马，从贞观年间到麟德年间，马匹繁殖到七十万匹，分为八坊、四十八监，各自设置使者管理。当时天下用一匹缣就可以换一匹马。垂拱年间以后，马匹数量暗中消耗了大半。唐玄宗刚即位时，牧马有二十四万匹，任命太仆卿王毛仲为内外闲厩使，少卿张景顺为副使。到这时，马匹已经达到四十三万匹，牛羊的数量也与此相当。唐玄宗东巡封禅时，率领数万匹牧马跟随，按照毛色分为不同的群体，远远望去，如同云锦一般。唐玄宗嘉奖王毛仲的功劳，十一月癸巳日，加封王毛仲为开府仪同三司。
十一月甲午日，皇帝的车驾从泰山出发；庚申日，前往孔子的故居祭祀。
唐玄宗返回途中，抵达宋州，在楼上宴请随从官员，宋州刺史寇泚也参加了宴会。酒酣之际，唐玄宗对张说说：“从前我多次派遣使者分别巡视各道，考察官吏的善恶，如今趁着封禅的机会，经过各州，才知道使者们辜负我的地方太多了。怀州刺史王丘，除了供给必要的粮草之外，没有献上任何其他物品。魏州刺史崔沔，提供的帷帐没有锦绣装饰，向我展示了节俭的美德。济州刺史裴耀卿，上了一篇数百字的奏表，没有一句不是规劝我的话，而且说：‘如果百姓受到严重骚扰，就不足以向上天报告治国的成功。’我常常把这篇奏表放在座位旁边，用来告诫身边的人。像这三个人，不劳累百姓来博取恩宠，真是贤良的官吏啊！” 又回头对寇泚说：“近来也多次有人向我诉说酒宴饭菜不丰盛，我知道你没有借助身边的人来博取声誉。” 亲自举杯赐酒给寇泚。宰相率领群臣起身祝贺，楼上的人都高呼万岁。因此，唐玄宗任命王丘为尚书左丞，崔沔为散骑侍郎，裴耀卿为定州刺史。裴耀卿是裴叔业的七世孙。
十二月乙巳日，皇帝的车驾返回东都洛阳。
突厥的颉利发告辞回国，唐玄宗给予他丰厚的赏赐，然后派遣他返回，最终还是没有答应求婚。
王毛仲受到唐玄宗的宠爱，百官依附他的人络绎不绝。王毛仲的女儿出嫁，唐玄宗问他需要什么。王毛仲叩头回答说：“臣的万事都已准备妥当，只是还没有请到客人。” 唐玄宗说：“张说、源乾曜等人难道不可以叫来吗？” 王毛仲回答说：“这些人臣已经请到了。” 唐玄宗说：“我知道你不能请到的人只有一个，一定是宋璟。” 王毛仲回答说：“是的。” 唐玄宗笑着说：“朕明天为你召集客人。” 第二天，唐玄宗对宰相说：“朕的家奴王毛仲有婚事，你们应当与各位达官贵人一起前往他的府邸祝贺。” 到了中午，众多客人都不敢动筷子，等待宋璟。过了很久，宋璟才到达，他先拿起酒杯向西面拜谢，没有喝完杯中酒，就急忙说肚子痛，告辞返回。宋璟的刚直，到老了更加坚定。
在此之前，契丹王李吐干与可突干再次相互猜忌，李吐干携带公主前来投奔唐朝，不敢再返回契丹，唐玄宗改封他为辽阳王，留在京城担任宿卫；可突干拥立李尽忠的弟弟李邵固为契丹王。皇帝的车驾东巡时，李邵固前往行宫朝见，趁机跟随唐玄宗前往泰山，被任命为左羽林大将军、静折军经略大使。
唐玄宗怀疑吏部选拔考试不公，当时选拔的日期已经临近，御史中丞宇文融秘密上奏，请求将吏部的选拔事务分为十铨。十二月