中國和西域地區的關係必然將沙畹引向宗教問題的研究，這超出了朝聖者和佛教徒所走路線的問題。沙畹始終以碑銘資料為依據，並從哈喇和林遺址發現的碑文（1897年）入手，研究景教和摩尼教。源自近東或中東的外來宗教常常在中文文獻中不加區分，直到現在，對它們的準確鑑別一直是個尚待討論的問題。敦煌手抄本的發現促使沙畹再次涉足摩尼教研究。他的學生伯希和曾向羅振玉展示一份手抄本，後者將其拍下並於1909年在北京出版。1911年至1913年間，師生二人正是根據這份由伯希和帶回巴黎的手抄本發表了一篇約350頁的長篇論文，研究這一宗教在中國的出現。

在宗教領域，沙畹同樣對純粹的中國崇拜感興趣，如對社神的崇拜。1901年，沙畹首次發表了一篇有關社神的文章，在一本關於主要聖山之一──泰山──的重要專著（1910年）中，他再次使用該文全文，將其作為補編出版。在論及社神的文章中，沙畹闡明了社神崇拜如何形成，該神是土地能量的化身，分成不同的品級，家庭、鄉村、府郡直到皇帝各有自己的社神。他還解釋了如何用五色土建社壇，並描述了各種崇拜元素：樹──指明神靈所在位置，主或石柱，主宰大地並包含宇宙間一切陰氣的社神的職權，霪雨或乾旱以及日蝕時社神的作用，它與懲罰和戰爭的聯繫。

沙畹對道教進行了研究，在一篇重要論著《投龍簡》（1919年逝世後出版）中，他講述了一種宗教習俗，即將題寫或刻在石頭或金屬上的禱告扔進壁龕、溝壑或溪流中，這些禱告會被龍帶到天上。他介紹和翻譯了掌握的所有相關材料，並習慣性地運用了碑文和歷史原始資料。這裡，他參照的是道士杜光庭（850-933年）的作品。

然而，如人們所見，更能引起沙畹注意力的卻是佛教，尤其是旅行者和翻譯家。從1894年起，他與Sylvain Lévi、Wladimir Radloff、George Huth合作，共同研究居庸關六體字碑文，這是一篇佛經，用漢、蒙、藏、梵、回紇、黨項六種語文寫成。1896至1897年間，沙畹又投入到對五份碑文的研究之中，它們由中國朝聖者所寫，刻於菩提迦耶。由此，他和Schlegel形成競爭，這導致兩人不和。然而後者去世後，卻是沙畹接替他管理《通報》。在生命即將終結之際，沙畹還和Sylvain Lévi合作，一起探討佛教教士等級稱號以及十六羅漢（1915和1916年）。但是，他更熱衷於佛教文學，尤其是故事和民間傳說，以及它們從印度傳至中國的過程。這導致他翻譯了《漢文大藏經中的五百故事和寓言》（Cinq cents contes et apologues extraits du Tripitaka chinois），於1910至1911年分三大卷出版。