公元581年2月，杨坚废北周静帝，自立为帝，建立了隋朝。由于杨坚是以北周旧臣取而代之建立的新王朝，故隋初仍以汉长安城为都。然而这只是权宜之计，这座自汉兴以来已历780年之久的旧都城已不再适合新的大一统王朝的需要。首先，汉长安城历时已久，城中宫宇朽蠹，供水、排水严重不畅，污水往往聚而不泄，以至生活用水多受污染，水质咸卤，难以饮用。其次，汉长安城北临渭水，由于渭河不时南北摆动，都城有被水淹的危险。据《隋唐嘉话》记载：“隋文帝梦洪水没城，意恶之，乃移都大兴。”出于以上考虑，隋文帝决定另迁新都。
新的城址选在哪里?当时文帝君臣并不想离开关中，另建新都只是出于对汉长安城本身的不满，与它所处的整体环境没有任何关系，灞河以西、渭河南岸这一区域在交通、军事、经济等方面，仍然是关中建都的最佳位置。对于新都的选址，经过一番认真的调查之后，文帝选在了汉长安城东南二十里的龙首原之南。龙首原的南部原区与之以北汉长安城所征地本是相连一体的一块原区。从地形条件来分析，由于秦岭山脉在西安城南折向东北，造成西安地区的地形东南高而西北低。发源于秦岭山地的灞河、浐河和潏河等，均受到这种地形特点的制约，纵贯今西安东南地区，趋向西北入渭。这些河流切割了西安市区的平原，使其成为东南、西北向的长条形。相对而言，只有灞、浐、潏河之间的这块平原最为开阔，东西宽约17公里，南北长约40公里，以龙首原为分界线，形成南北两个不同的地形单元。
唐长安城 布局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。
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，成为当时中国也是当时世界上最伟大的建筑上程之一。