汉长安城选取了龙首原北地势最平坦的一块，建立起了一代帝都。隋文帝准备放弃汉都，另择新址，龙首原南区就成了首选之地。龙首原南这块平原就是今天西安城及其郊区所在地，它相对于北区来说，地势相对起伏较大，愈向东南，地势愈高。但是原面开阔，面积更广。选作都城更有回旋的余地。而且更便于从东西两面引水入城，解决城市用水的问题。同时原南依靠山原，将都城与渭河远远隔开，再无洪水没都的危险。就当时的情况来说，以隋朝幅员之大，地域之广，隋文帝把新都定在此地，的确是经过了缜密考虑的。隋大兴城较汉长安城面积大一倍以上，这和龙首原南开阔的地形环境有很大的关系。今天的西安城址就是在唐代皇城的基础上延续发展而来，由此也可证明隋唐长安城在城址选择上的正确性。
隋文帝杨坚于开皇二年（582年）六月丙申正式颁诏，任命左仆射高颎为营建新都大监，太子左庶子宇文恺为副监，太府少卿张煲为监丞，开始营建新都。第二年三月即已基本建成宫室。同月，隋文帝迁入新都。自决策建都到迁都，只用了10个月的时间。当时除外郭城垣还来不及建成外，其他如宫城、皇城、宫殿、官署、坊里、住宅、两市、寺观及龙首、清明、永安等城市引水渠道多已建成，修建速度相当快捷。这一方面由于新都规划完善，组织施工有方；另一方面也是因为新都不少宫殿、官署是从汉长安故城迁建的。如唐玄宗开元初年，长安太庙坍毁，大臣报告说：因为它原是前秦苻坚的太庙，隋文帝迁建于此，故年久朽毁。不管怎样，如此庞大的鸿篇巨制能在不到一年的时间里完成，仍然体现出设计者与施工者的天才神工了。唐长安城-修缮与扩建 大明宫模型图唐朝建立后，对城做了多方面的修葺工作。随着社会经济的不断发展，唐王朝渐趋鼎盛。人们对生活的追求也不断提高，当初隋朝这种过于理想化的都城平面布局也逐渐被打破而改变。大的变更是伴随着两大宫殿的增修而产生的。
首先，太宗贞观八年（634年），为了太上皇（即唐高祖）避暑，在太极宫东侧郭城的北墙外修建大明宫。大明宫位于龙首原上，高爽清凉，可以弥补太极宫地势比较低下的缺憾。高宗龙朔年间（661—663）再加扩充，规模与太极宫不相上下而气魄之宏伟则超过之。高宗以后，唐朝帝王大多以大明宫为主要宫寝，只有在特殊的重大典礼时，才到太极宫按照礼制行事。大明宫由于建在长安郭城以外，它的宫城正门丹凤门就开在郭城北墙之上，南面恰对翊善坊，坊墙阻碍宫门。因此，为了开通丹风门街，于是分翊善和永昌两坊，增置了光宅和来庭两坊。四坊中间打通了一条直通皇城延喜门与郭城通化门之间的东西街道上的南北向大道，朱雀街东比原来多出了两坊。
第二个重大改变仍然在唐长安的街东。那就是随着兴庆宫的修建而带来的街东里坊的变迁。兴庆宫的位置本为隆庆坊所在，玄宗李隆基即位前与兄弟同居此坊。开元二年（714年），为避玄宗李隆基讳，改隆庆坊为兴庆坊，并建兴庆宫。开元十四年（726年）将兴庆宫的规模又加以扩大，于是侵占永水嘉坊半坊之地，西面的胜业坊的东墙也因兴庆门外街道加宽而l司西退缩，使原来“畦分棋布”的街坊面貌又有所改变。同时也因这些改动均集中于街东而使朱雀街两侧东西对称的形制也相应发生了一些变化。
总之，从大兴城到长安城经历了隋初创建与唐代增修的两个发展过程。经过这一历程，长安城建筑更加宏伟壮丽，城市规划日臻完善，成为中国古代也是当时世界上最伟大的建筑工程之一。
唐长安城的面积达83.1平方公里，按中轴对称布局，由外郭城、宫城和皇城组成。城内街道纵横交错，划分出110座里坊。此外还有东市、西市等大型工商业区和芙蓉园等人工园林。城市总体规划整齐，布局严整，堪称中国古代都城的典范。
唐长安是一个东西略长，南北略窄的长方形。根据考古实测，从东墙的春明门到西墙的金光门之间，东西宽为9721米（包括两城墙厚度）。从南墙的明德门到北墙的玄武门偏东处之间，南北长为8651米（包括两城墙厚度）。两相比较则东西长出1070米，周长约35．5千米，面积84平方千米。全城建筑分三大部分：宫城、皇城和外郭城。宫城位于全城北部中心，皇城在宫城之南，外郭城则以宫城、皇城为中心，向东西南三面展开。
唐朝的长安是当时世界上最大的一座城市，也是世界历史上第一个达到百万人口的大都市。它东西长9721米，南北宽8651米，全城周长36.7 公里，面积约84平方公里，比明清时期的北京城大1.4倍，是古代罗马城的7倍。长安城内共有三个建筑群：位于北部正中的是宫城，为皇帝和皇族所居；宫城南面是皇城，面积比宫城略大，是中央政府机构所在地；宫城和皇城之外是外郭城，为居民区和商业区。 整座长安城规模宏伟，布局严谨，结构对称，排列整齐。外城四面各有三个城门，贯通十二座城门的六条大街是全城的交通干道。而纵贯南北的朱雀大街则是一条标准的中轴线，它衔接宫城的承天门、皇城的朱雀门和外城的明德门，把长安城分成了东西对称的两部分，东部是万年县，西部是长安县，东、西两部各有一个商业区，称为东市和西市。城内南北11条大街，东西14条大街，把居民住宅区划分成了整整齐齐的110坊，其形状近似一个围棋盘。
长安城（外郭城）开十二座城门，南面正中为明德门，东西分别为启夏门和安化门；东面正中为春明门，南北分别为延兴门和通化门；西面正中为金光门，南北分别为延平门和开远门；北面的中段和东段分别与宫城北墙和大明宫南墙重合，西段中为景耀门，东西分别为芳林门和光化门。除正门明德门有五个门道外，其余各门均为三个门道。据实测，明德门址东西广55.5米，南北长17.5米，每个门道宽5米。特别是明德们内的南北大街朱雀大街更是宽达150米至155米。其他的不通城门的大街宽度也普遍在35米至65米之间，而顺城街宽20米到25米。明德门原有台阁式门楼建筑，唐末被朱全忠焚毁。
宫城位于郭城北部正中，平面为长方形，东西长2820米，南北宽1492米，周长8.6公里。城四周有围墙，南面正中开承天门（隋称广阳门），东西分别是延喜门和安福门，北墙中部开玄武门。宫城分为三部分，正中为太极宫（隋称大兴宫），称作“大内”，东侧是东宫，为太子居所，西侧是掖庭宫，为后宫人员的住处。今天西安城内西五台和北城外自强西路北侧铁路中学内的土岗则是为数不多的大兴宫城遗址。
皇城亦为长方形，位于宫城以南，其东西与宫城等长，南北宽1843米，周长9.2公里。城北与宫城城墙之间有一条横街相隔，其余三面辟有五门：南面三门，中为朱雀门，两侧为安上门和含光门；东西面各一，分别为景风门和顺义门。南面正中的朱雀门是正门，向南经朱雀大街与外郭城的明德门相通，向北与宫城的承天门相对，构成了全城的南北中轴线。城内有东西向街道7条，南北向5条，道路之间分布着中央官署和太庙、社稷等祭祀建筑。
从城市的平面布局来看，规划者严格讲求左右对称。全城以宫城的承天门、皇城的朱雀门和外郭城的明德门之间的连线，也即承天门大街（亦名天街）和朱雀大街为南北向中轴线，以此为中心向左右展开。为突出北部中央宫城的地位，以承天门、太极殿、两仪殿、甘露殿、延嘉殿和玄武门等一组组高大雄伟的建筑物压在中轴线的北端，以其雄伟的气势来展现皇权的威严。之后，随着不断增添新殿，才使这种格局有所变化。
天人合一是汉族传统文化的核心之一，中国古代城市规划，深受这一思想的影响，地上的城市往往是天上的写照，从而使城市称为宇宙的象征。“天子”居住的都城更是如此，唐都长安城这一人间杰作亦不例外。
宇文恺将龙首原六坡与《周易》的乾卦结合起来，充分利用地形制定规划，终于成就了一座规模宏大、设计周详、制度谨严、布局井然的大都市。
