1938年，张大千返回成都后，住进了号称“天下幽”的青城山上“道家第五洞天”上清宫。
在上清宫住了很长时间之后，张大千临摹宋元名迹，心中的悲愤之情才渐渐平静下来。他与道士们搞好关系，不仅可以随便出入各个道观，遍观壁上的、柜中的文物古迹，而且他上山写生和游玩时，总有道士相陪。
在此期间，张大千在成都举办画展，用收入来试验造纸。
当时安徽宣纸产地泾县被日本侵略者侵占，宣纸来源断绝，市面上宣纸极度缺乏。张大千在夹江研究各种宣纸，最后终于在工匠们的帮助下试验成功了“大风纸”。
徐悲鸿、董寿平、傅抱石、蒋光各等著名画家试用之后，都称赞纸质很好。张大千就用自己的“大风纸”，创作了大批作品，办了一个抗日义卖展。
在青城山一住3年，这3年对张大千很重要，因为无异于和尚坐关，潜修内视，为得道必经的阶段。作为一个艺术家，必须有所吸收，才能有所表现；而吸收后，又必须经过消化、酝酿，反复深思，不断探索，方能有所创造。
张大千的记性、悟性都是第一等，但不论如何，时间是无可代替的，必须经过一定的时间过程，才会到达某一境界。
在北平和上海时，人情应酬常占去了张大千好些时间，艺术的吸收不足，又缺乏足够的时间来消化，作品中就会略显薄与俗。
而在青城山这3年的修炼，单从诗词方面来说，是这段时期的最好。张大千在《青城小居口占》诗中描述他的山居生活：
自诩名山足此生，携家犹得住青城。
小儿捕蝶知宜画，中妇调琴与辨声。
食栗不谋腰脚健，酿梨长令肺肝清。
歇来百事都堪慰，待挽天河洗甲兵。
从他的作品可以看出，这3年张大千读了不少史书。张大千坐在高台山第一峰头，面对大面山的那座亭子中，心里所想的，除了画以外，更无他念。在这样一个可能终日不见行人的幽深之处，正所谓“朝晖夕阴，气象万千”，张大千目摹心追，胸中不知有多少未画出来的山。这些胸中之山，后来都成了他泼墨、泼彩的题材。
有一次，张大千还行离家出走的“壮举”。一天下午，张大千还没回家，等到日落时仍然没有一点音信。因为往常他在山上游览，一般是清晨或上午，断没有从下午到黄昏还不回家的。
三位太太都急得不得了，来同张大千的朋友易君左商量。易君左由于四川省政府疏散，上青城山与张大千做了半年邻居。
易君左先安慰她们不要着急，可能张大千在路上偶遇僧道，聊着聊着就晚了。
但是一直等到二更天时，张大千仍然消息皆无。这一下易君左也不由得担心起来，于是，两家男女老少连同上清宫的道士们一同去探索张大千的下落。
大家找了一个通宵，几十条火把照得满山通红，青色的树木都变成了紫色，依然不见张大千踪影。幸好当时正是初夏，夜寒不重，人人抖擞精神，翻山越岭，攀壑入洞，涉涧跨溪，披云拂露，一直到天色大亮。
谢天谢地，在山腰的一座小峰的洞内，张大千正像张天师一样，闭目冥坐，就如面壁9年的达摩祖师，眼观鼻、鼻观心，正在那儿修行着呢！
大家欣喜地把他拉到三位太太面前。张大千睁开眼睛一看，不慌不忙地说：“你们干什么大惊小怪的？”
后来张大千说，这次家庭风波，缘于三个太太联合起来对付他，黄凝素竟然拿起桌上的铜尺作武器，不小心打到了张大千的手上。因此张大千“冲冠一怒为红颜”，拂袖而去。
1940年秋，张大千决定去遥远的西北，前往敦煌临摹石窟的壁画。
早在上海的时候，张大千就见到有敦煌石窟流落出来的珍品，他感觉，那种艺术上的天工造化之美是他从未领教过的。后来他也试画过仿敦煌壁画笔法的天女散花图，但他心中一直渴望着能亲自去敦煌，探索艺术的奥秘。他相信，如果亲临其境去临摹，天下无双的敦煌莫高窟壁画一定会对他的人物画有所启迪。
张大千初步计划是由成都到广元，游览该地著名的千佛岩，欣赏精美绝伦的石刻，然后赴兰州，转道敦煌。于是先携全家去成都，中途回到了内江老家。儿时的回忆与眼前的凄凉景象，使张大千无比辛酸，没过多长时间，他们就离开内江去了成都。
这时，抗日战争正打得如火如荼，张大千出售了部分珍藏的字画，筹集去敦煌的经费。
恰在此时，张大千心爱的儿子张心亮不幸死于肺病。他当时正在外布置画展，不由得泪湿衣襟，长时间陷入痛苦之中。但为了追求艺术上的更高境界，他下定决心，一定要到敦煌去，而且一定用自己卖画的钱。
于是他再次举办个人画展，用售画收入采购了大量笔墨、画布、颜料和生活用品，带上另一个儿子张心智同去敦煌。
汽车走走停停，这天傍晚在广元歇了下来。
第二天一早，张大千与夫人黄凝素、儿子心智步行4千米路来到千佛岩。
一到那里，张大千就连连摇头，长叹道：“可惜，太可惜了！”
原来千佛岩建在嘉陵江东岸，高50米，长约300余米，在陡崖上，有摩岩造像17000多具，但由于几年前修建川陕公路，造像被炸毁了一半以上，仅剩7000多个。
一连几天，张大千都泡在这些毫无生命却又栩栩如生的石像中。
看了千佛岩，更想去看天山的麦积山了。
但在这时，一个突然传来的噩耗使张大千不得不改变了计划：二哥张善孖病逝于重庆歌乐山宽仁医院。
张善孖这次出国宣传抗日，历时近两年，举办画展达百余次，回国之后，不顾劳累和医生劝阻，继续奔波筹备赈灾画展和东北难民义卖画展，不幸积劳成疾，回国仅半个月后突然昏迷不醒，于1940年10月20日去世，年59岁。
人们对张善孖的去世都非常悲痛，当时报纸记载：
国人与先生，不论识与不识，噩耗传来，孰不伤恸！
张大千更是痛不欲生，星夜兼程赶回重庆，为二哥料理后事。父母先后去世，九弟生死不知，现在二哥又离开人世，张大千痛心之余，万念俱灰。
事后，他怀揣着二哥临终前写下的“勇猛精进”4个字再次返回青城山，过了好长时间，心中的悲恸才渐渐平静。1941年3月，张大千再次踏上西行敦煌之路。
这次，除了妻子、儿子心智外，还有侄子心德、学生刘力上等人。他们从成都出发，途经兰州，坐汽车一个月后才进入戈壁滩边缘的西安，又换乘骆驼继续前进，三天三夜才走完最后50千米。
敦煌位于甘肃省的最西部，古称三危，《尚书》记载：舜流放共工于此。“四夷”中的“西戎”，相传即是共工的子孙，世世代代，保有其地。
自古以来，敦煌就是沙漠中的一块绿洲，是中国通往西域及中亚细亚的交通要道。西面是玉门关，与新疆接壤；西南是阳关；东南10千米有座山，三峰峻绝，因名三危山，据说就是共工当年的住处。
早在汉代，敦煌就成为陆地交通的枢纽，南北朝时期，前秦苻坚为开发西域，并把它作为征服西域的前沿阵地，移民至此，并开始兴建莫高窟。
1500多年前东晋时期，有个法名乐樽的游历和尚，路过敦煌鸣沙山下，正是夕阳西下、晚霞满天之时，三危山上突然射出万道金光，山上的奇岩怪石也仿佛变成了千尊佛像，乐樽惊异之余，伏地膜拜，并发下宏愿，要在石壁上凿洞供佛。于是他奔走募捐，终于在鸣沙山上修建成第一个洞窟群。
后来经各朝各代修建，形成了后来大小1000多个石窟，也称“千佛洞”。石窟自南向北沿峭壁排列，有的地方上下4层，绵延两千米，大的石窟就像一座大礼堂，而小的仅容一人。其中蕴藏着中国古代最珍贵的文化遗产。
由于连绵战乱，昔日繁华的敦煌逐步衰落了。
1900年，道士王圆禄偶然发现了藏经洞，内藏经卷甚多，包括汉文、藏文、印度文和阗文、回纥文及龟兹文。但这道士只知是古物而不知其珍贵，随意送人。
于是许多外国人听到消息，都赶来了，敦煌石窟许多价值连城的历史文物，包括书籍、画卷、经卷、地志、小说、医书等，多数被法国人、俄国人、日本人、匈牙利人或偷或抢或低价买走。只有壁画及彩塑因无法运走，遗留在洞窟之中，但也遭到少数损坏。
从敦煌石窟的壁画及彩塑中，可以清楚地看到中国几千年来艺术演变的过程，补充了历史文献中没有记载的内容，价值是无法估量的。
3月8日，张大千到达莫高窟，在高大的白杨与垂柳掩映之中，层层叠叠的洞窟发出神秘的色彩。张大千没有休息就提上马灯入洞探视，看罢惊叹不止。金碧辉煌的壁画与琳琅满目的彩塑，比他想象中的还要精美。
早年那个法国人伯希和在盗窃文物的同时，还对石窟进行了编号，不过他编号的目的是为了方便他记住盗窃的进程。
张大千这次除了修路开道之外，也对石窟进行了编号，不过他与伯希和的顺序正好相反，伯希和是由北向南，张大千却是从南到北。他这是根据历代工匠开凿石窟的顺序来编的，符合石窟壁画的历史创作年代。
在4个月的时间里，张大千从南向北、由底层到上层，为莫高窟不厌其烦地作了科学而系统的编号。他和助手们都是用毛笔在壁上竖写编号，总计309号。
同时，张大千建议政府在石窟南北两面筑墙，禁止牲畜进入，并严禁过往行人在洞中取火做饭，以使壁画能长久地保存下来。
张大千此举，为保护敦煌石窟这一艺术宝库作出了卓越贡献，也为后来国际上一大社会学科研究“敦煌学”奠定了最基本的基础。凡是中外研究敦煌学的学者都知道“张氏编号”。
完成这些工作之后，由于生活补给不足，吃不好，睡不好，另外更严重的是要提防土匪的袭击，于是他们返回兰州。
回到兰州后，张大千召来自己的学生，并亲自到青海塔尔寺请派5名画师，再次进入敦煌。
