1936年，徐悲鸿在香港应许地山教授邀请，前往观看德籍马丁夫人要出售的书籍。听说她的父亲曾在中国任公职多年，去世后，遗产归马丁夫人继承，要出售的书箱就是遗产中的一部分。马丁夫人的书箱满满四大箱，徐悲鸿对书籍的种类、年代、版本都没有什么研究，因而也就只是随手翻翻。翻看了三大箱，突然发现一张画，此画虽有些破旧，但其画技之好，让徐悲鸿禁不住怦然心动，余下的一箱，他连翻看的兴趣也没有了。

这幅画，马丁夫人要价一万大洋。当时，这个数额堪称巨款，徐悲鸿一时半会根本凑不齐。于是，他便与马丁夫人协商，以几千大洋的现款，再加上自己画的七幅画换这张画。马丁夫人最后同意了。画作到手，徐悲鸿反复研究，最后认定这是国宝——此画为绢底深褐色，长2.92米、宽0.3米，为白描人物手卷画，画上有八十七个人物，列队行进，人人体态生动，飘飘欲仙，遒劲而富有生命力的线条，产生了极强的渲染效果，虽然没有设色，但却有极强的表现力。欣赏之际，不禁让人想到一个成语“吴道当风”——徐悲鸿读过吴道子的《天王送子图》，他总觉得二者颇为相似，因此便怀疑是吴道子的画作。时人言说徐悲鸿对此画之爱可谓“贴肉而行”，也就是说他总将此画放在贴身的地方保存。

得到这一稀世珍宝，徐悲鸿将其重新装裱并加了题跋。他还利用在香港之便，到中国书局请他们为此画照相制版精印——他希望让更多的人欣赏到这幅画。

1941年，徐悲鸿路过昆明，借住在云南大学的一间房屋里。这天，日军飞机突袭昆明，警报来得突然，徐悲鸿连忙反锁房门，跑进防空洞躲藏。警报解除后，他回到寝室，发现房门、箱子的锁都被人撬开了，《八十七神仙卷》与他的三十余张画全部被偷。徐悲鸿心痛得捶胸顿足。有人说：“此画丢失，大搜全城，未见踪影。”伤心之余，他写了一诗，记录情绪：“想象万壶碧海沉，帝心凄切痛何深。相如能任连城壁，愧此须眉负此身。”从此徐悲鸿食不甘味、寝不安席。

徐悲鸿曾将珂罗版的《八十七神仙卷》带进中央大学教育学院艺术系的课堂，让学生临摹，这为后来找到丢失的这幅画留下了伏笔。

第二年，徐悲鸿的学生卢荫寰在成都发现了这张画。因为卢荫寰是中大教育学院的学生，临摹过此画，所以她记忆非常深刻。她是通过丈夫的一个朋友看到此画的，于是便写信告诉了徐悲鸿老师。徐悲鸿听闻此事，喜出望外。但他担心自己去成都，怕藏画的人紧张，万一来个销赃灭迹把画毁了，那问题就严重了。也正是基于这种考虑，他也没敢报警。于是，他请卢荫寰丈夫牵线，委托成都懂艺术且办事干练的伍先生出面去购买。伍先生一看到画，便断定是真画。然而，价格从收藏者嘴里说出来的时候，伍先生惊呆了——20万，可谓天价也。徐悲鸿为了这件国宝，不惜向银行贷款。国宝历经磨难，最终回到了徐悲鸿的手中。徐悲鸿所题“悲鸿生命”四个字及所写之跋都被剜去了，虽然如此，画面却毫发无损，这也是不幸之中的万幸。徐悲鸿复得此画，又写下了一首诗记录心绪：“得见神仙一面难，况与伴侣尽情看。人生总是葑菲味，换到金丹凡骨安。”

徐悲鸿还特请著名书画家张大千与著名古画鉴赏家谢稚柳题跋，这二人的题跋为此画增彩不少。

1953年，徐悲鸿去世后，廖静文遵从他的遗嘱，将此画捐赠给国家，今存于徐悲鸿纪念馆。