徐福在此情形下多次出海航行，首次是从山东的琅琊出发，当时这一带有很多航海家，据记载他们出海到了朝鲜半岛，后到达日本九州。

徐福上报秦始皇，东海有三座仙山，分别叫蓬莱、嬴洲、方丈。秦始皇深信不疑，便派遣徐福泛海寻仙，并且应他要求，让他率领数千名童男童女和数百名工匠。之后秦始皇一直等待着徐福归来的消息，而他一直未归。此后几年秦始皇又先后派了数人出海求仙药，皆是一无所获。直至秦始皇病死，也无徐福音讯。

相传众人口中的仙岛神山就是日本列岛，在徐福东渡那个年代，日本基本处于原始社会。因为徐福进入日本，将秦朝的文化和文明都传入了日本，使日本渐渐出现了农耕农织和文字，有了青铜等器具。这也是为什么现在日文和中文有很多相似之处的理由。

徐福在日本的地位较高，有众多庙宇，纪念碑，研究所，是民间很多人的信仰对象。有人说，徐福是借着秦始皇的权利和能力，出海对日本进行殖民的，如今也有许多日本人自诩是徐福后人。