唐长安城是在隋大兴城基础上改建扩建而成。

唐代京都长安城，由郭城、皇城、宫城所组成。城垣规模宏大，建筑雄伟。根据考古发掘，外郭城为长方形，东西（由春明门到金光门）长9721米（包括东西两墙厚度在内，下同），南北（由明德门到宫城北面玄武门偏东处）长8651米，总面积约84平方公里（比现存明代西安城大7倍多）。唐时长安城人口100余万，是当时世界上最大、人口最多的城市。

唐代长安城有三大宫殿群。一是将隋大兴宫改为太极宫（又称西内），是唐初政治中心，唐高祖李渊和太宗李世民在这时执政30多年。主要宫殿有太极殿、两仪殿，是行政主要场所，另外有甘露殿、武德殿等大量建筑。太极宫正门叫承天门，北门叫玄武门，著名的玄武门之变就发生在这里。二是大明宫（又称东内），是贞观八年（公元634年）李世民在宫城禁苑龙首原兴建，原名永安宫，第二年改为大明宫。唐龙朔二年（公元662年）扩建，由太极宫迁此居住，处理朝政。此后的皇帝大多都居住在大明宫。大明宫西墙长2256米，东墙长2614米。内共有宫殿30多所，规模庞大，主要有含元、宣政、紫宸三个大殿，同在一条中轴线上。含元殿是长安城最雄伟的建筑，实测基台高3米多，东西长75.9米，南北宽42.3米，超过现存北京故宫三大殿的规模。高宗李治在麟德年间又兴建了麟德殿，它是大明宫中最大的宫殿，是举行宴会的地方。根据实测，夯土台基南北长130米，东西宽77米，分上下两层，共高5.7米，台基上建有前、中、后三殿。根据《册府元龟》记载：唐大历三年（公元768年）曾“宴剑南、陈、郑神策军将士三千五百人于三殿”，可见该殿面积之大。三是兴庆宫（又称南内），位于长安城兴庆坊内，是唐玄宗李隆基称帝前的旧居，本为离宫，开元二年（公元714年）改为兴庆宫，几经扩建，成为皇帝起居听政的正式宫殿。兴庆宫南北长1250米，东西宽1080米，北部是宫殿区，南部是园林区。

唐长安城是当时全国政治、经济与文化的中心和最大的国际性城市。唐太宗开设弘文学馆，天下文儒，云会京师。弘文殿藏书多到20余万卷，是全国最大的图书馆。唐太宗还设国子监，设有7个学馆（国子、太学、广文、四门、律、书、算），筑有房舍1200间，收中外生员8000余人，外国贵族子弟来此留学者不绝。此外，长安还是全国佛教的中心，东西方的交通枢纽。自西汉以来，西有以长安为起点的“丝绸之路”，东边海路通日本，南边海路可由广州到达天竺（印度）。

由于唐代政治上的统一和长安城的昌盛繁荣，外国和西域少数民族大量侨居或迁居长安，包括官员、贵族、僧侣、学者、商贾、艺人、医生、工匠等。促进了中外经济、文化、科学、技术的交流，如胡乐、胡舞和波斯马球的盛行就是例证。

唐代长安城在规划和建设的经验对其后中国国都及国外城市建设起到了重要的借鉴作用。如宋代开封城和元、明、清北京城就沿袭了长安城的特点。日本的京都城和奈良城的建设也吸收了唐长安城的经验。