洛阳龙门石窟奉先寺周王朝为了加强对东方诸侯的控制，成王五年又大规模地营建成周。先后派召公和周公去洛邑察看地形，进行城市规划。《尚书·洛诰》记载：周公“卜涧水东、瀍水西，惟洛食”；“又卜瀍水东，亦惟洛食”，说明在涧水东、瀍水西和瀍水东洛水之滨建城都卜兆大吉。于是周公便把营建洛邑的地图和卜兆呈送成王，得到成王的批准后，才正式动工。当年年底，成周建成。为了表示对成周的重视，成王把代表国家的重器九鼎也迁到成周来。为什么叫“成周”呢？据东汉时的大经学家何休说：“名为成周者，周道始成王所都也。”因为王都在此，所以后来也称为王城。
根据《逸周书·作雒解》记载：成周“城方千七百二十丈，郛方七十里，南系于洛水，北因于郏山（即北邙山），以为天下之大凑。”据推算，城方大致与《考工记》所载“匠人营国方九里”相合。所谓“郛”，即城郭的“郭”。这座城“方九里”，外郭“方七十里”，可见规模是很大的。
王城的具体方位究竟在哪里？史无明确记载。只有在先秦古籍《国语·周语》中说到：“灵王二十二年，谷洛斗，将毁王宫。”谷水曾与涧水会合，此处所谓谷水实即涧水，王城的位置应靠近涧水入洛水一带。建国后。考古工作者根据这个线索，终于找到了东周时期的王城旧址。这座城西跨涧水，东墙距隋唐敌城的西墙甚近。南面濒临洛水。西周王城在涧水之东、洛水之北。很可能在此范围内。
西周时期虽然对洛阳非常重视，甚至成王长期住在这里，但总的说来，当时的洛阳仍不过处在陪都的地位。到公元前770年，周平王从镐京迁都洛阳，以王城为国都，东边的下都便渐渐取代了成周之名。公元前519年，周敬王为了避王子朝之乱，从王城迁至成周，到赧王时又迁回王城。自周平王以后史称东周，直到赧王，历时五百一十五年，皆都洛阳。
汉魏洛阳故城在今洛阳市东十五公里处，周武王灭殷后所营洛邑即在此。成王营建成周以后，这里称为下都。起初城的规模较狭小卑陋，春秋时晋国联合其他诸侯国加以扩建。本来在城的东北边的翟泉，也被圈到城内来。为了与王城相区别，后来这里被专称为成周。秦取洛阳后，置三川郡。汉在洛阳置河南郡。
东汉光武帝刘秀即位后，正式迁都洛阳，在洛阳城内广建宫殿和台、观、馆、阁。另外，为了供帝王游猎，还修建了不少苑囿，例如上林苑、芳林苑、灵囿等。在洛阳城南修建了明堂、辟雍和灵台。明堂是天子的太庙。辟雍是作为“行礼乐、宣德化”的地方。灵台在明堂、辟雍之西，“高六丈，方二十步”，是用来观测天象的地方。现在洛阳汉魏故城南的灵台遗址尚存，这是我国现存最早的一座天文观测台遗址。
东汉洛阳的商业也盛极一时。当时的著名学者王符在《潜夫论》中说，其时洛阳多弃农经商，市面上多是专供享乐的淫侈无用之物，“举俗舍本农，趋商贾，牛马车舆，填塞道路，游手为巧，充盈都邑”。东汉末人仲长统也说，当时的洛阳“船车贾贩，周于四方；废居积贮，满于都城。琦赂宝货，巨室不能容；马牛羊豕，山谷不能受”。
东汉末年，洛阳一度遭到严重的破坏。献帝初平元年（公元190年）三月，董卓胁迫献帝迁都长安，“尽徙洛阳人数百万口于长安”。在洛阳放起一把大火，致使“二百里内无复孑遗”。至建安元年（公元196年）秋七月，杨奉、韩暹等奉帝还洛阳时，还是一片惨象。也正是因为洛阳过于荒凉，不堪为都城，所以曹操入洛阳后不久，就挟献帝移居许昌。到建安二十五年（公元220年）魏文帝曹丕篡权自立，才又营建洛阳宫，并迁都洛阳。魏明帝时在洛阳西北角筑金墉城。青龙三年（公元235年）又大修洛阳宫殿，修筑了昭阳殿、太极殿和总章观。同时在芳林园中开挖陂池，引谷水过九龙殿前，由著名机械发明家马钧制作的水转百戏，供皇帝观赏游乐。
晋代洛阳开始呈现出一派繁荣景象。一当时洛阳有三市：一个是金市，在城内宫城之西；另一个是马市，在城东建春门外谷水南，或称牛马市；第三个是羊市，在大城南。据《洛阳伽蓝记》一书记载，洛阳城东门建春门外阳渠北有建阳里，里内有土台，高三丈，为晋朝旗亭，“上有二层楼，悬鼓击之以罢市”。可见市的早放晚收均有定时。
随着洛阳城市的繁荣，朝中贵族在洛阳附近开辟的园林也很可观。其中最著名的是晋代石崇的金谷园。在汉魏故城西北金谷涧中，地形或高或下，有“清泉茂林，众果竹柏”及“水碓鱼池”等，风景极其优美。
永嘉之乱以后，洛阳又遭到极大破坏，许多宫殿被焚烧，财产被抢掠，城市化成一堆瓦砾灰烬。
汉魏洛阳城的规模，据晋皇甫谧《帝王世纪》记载：“城东西六里十一步，南北九里一百步。”俗称“九六城”。汉代洛阳城，有十二个门，现在这座故城遗址的城垣轮廓还清晰可辨。根据考古工作者的实际调查，这座城东垣全长为三千八百六十二点七米，西城垣全长为三千八百一十一米，北垣全长为两千六百米。在东西城垣的南段，还可以看出被洛水冲断的痕迹。
北魏初期国都在平城（今山西大同）。它统一北方以后，政治经济重心开始南移，太和十七年（公元493年）以后迁都洛阳。
北魏洛阳城仍是在汉魏洛阳故城的基础上建立的，共有十三门。《洛阳伽蓝记》记载：“京师（洛阳）东西二十里，南北十五里。”这是指洛阳城区和四郊而言。洛阳城内除宫室府曹外，居民住的地方称为“里”。据《洛阳伽蓝记》记载，洛阳共有“二百二十里”。这些“里”多为官宦府第，也有的为平民所聚居，例如御道北的延年里有阉官司空刘腾宅，“屋宇奢侈，梁栋逾制，一里之间，廊庑充溢，堂比宣光殿，门匹乾明门，博敞弘丽，诸王莫及”。又如修梵寺北的永和里，里内“皆高门华屋，斋馆敞丽，楸槐荫途，桐杨夹植，当世名为贵里”。但是洛阳城东北的上商里（北魏改为“闻义里”）情况就不同了，这里旧为殷的“顽民”所居，北魏迁洛之初，不少朝廷官员住此，互相讥讽，因而纷纷离去，惟有造瓦者留居其内，洛京的瓦器就出在这里。有一首民谣说：“洛城东北上商里，殷之顽民昔所止。今日百姓造瓮子，人皆弃去住者耻。”从这些记载可以看出，当时城市的区划已经形成，贫富悬殊的住宅区已经出现。
洛阳白马寺齐云塔北魏洛阳城也有固定的商业区，据《洛阳伽蓝记》记载，城西有“洛阳大市”，市东有通商、达货二里，“里内之人，尽皆工巧，屠贩为生，资财巨万”。市南有调音、乐律二里，“里内之人，丝竹讴歌，天下妙伎出焉”。市西有延酤、治觞二里，“里内之人，多酿酒为业”。市北有慈孝、奉终二里，“里内之人，以卖棺椁为业，赁辆车（丧车）为事”。城东有孝义里，里东即“洛阳小市”。城南有“金陵”、“燕然”、“扶桑”、“崦嵫”四馆和“归正”、“归德”、“慕化”、“慕义”四里，用来安置南朝、柔然以及东北、西北各族的降人和西域的商人。各地的人在这里居住的“万有余家”，“天下难得之货，咸悉在焉”。可以毫不夸张地说，这里当时成了一个国际贸易市场。在洛水之南有“四通市”，民间称之为“永桥市”，伊洛之鱼多在此出售。
魏晋南北朝时期，由于统治阶级的提倡，佛教寺院大增，最盛时多达一千三百六十七所。洛阳佛寺不仅数量多，而且建筑雄伟，结构精丽。例如北魏太后胡氏所立永宁寺，内有九层浮图（塔）一座，“高九十丈，上有宝刹复高十丈，总共高出地面一千尺”，距京师百里之外即可望见。浮图北有佛殿一所，形如太极殿（皇宫正殿）。寺内有僧房楼观千余间。著名的龙门石窟也是北魏时开始开凿的。
自东魏孝静帝天平元年（公元584年）迁邺，发洛阳四十万户北徙，洛阳又开始荒废。后来在不断的征战中，洛阳宫殿、寺院和民居又被付之一炬。
汉魏时期的洛阳不仅是我国的政治、经济中心，也是我国文化的中心。著名史学家、文学家班固在这里写出了我国第一部断代史《汉书》，著名科学家张衡在这里创造了浑天仪和候风地动仪。三国时著名的文学家曹植等建安七子，晋代的嵇康、阮籍等竹林七贤，以及潘岳、左思、陆机、陆云等金谷二十四友，都住在洛阳。左思在这里写下了著名的《三都赋》，富贵之家争相传抄，洛阳纸价为之上涨，从此留下了“洛阳纸贵”的美谈。城东南有当时国家的最高学府太学。熹平四年（公元175年）著名书法家蔡邕亲自将五经文字书写在石碑上，使刻工镌刻立于太学门外，是极可宝贵的古代文献。
隋炀帝即位后，改洛阳为东京，不久又决定迁都洛阳。大业元年（公元605年）三月，炀帝命尚书令杨素、将作大匠字文恺营建东京。当时因为汉魏洛阳故城荒颓不堪，所以在故城西营建新都，并迁全国富商大贾数万家于此。
隋朝营建东京洛阳，工程非常浩大。据《隋书·食货志》记载：“始建东都，以尚书令杨素为营作大监，每月役丁二百万人。”如此巨大的工程，在当时的技术条件下居然能在一年的时间内完成，不能不说是一个奇迹。
隋唐东都城，北倚邙山，南对伊阙，形势非常险要。据唐韦述《两京新记》说，东都城“东面十五里二百一十步，南面十五里七十步，西面十二里一百二十步，北面七里二十步，周回六十九里二百十步”（应为五十里六十步）。全城有城门十个，南面、东面各三门，西面、北面各二门。城内建有宫城和皇城，都在城的西北角地势较高的地方。宫城在皇城北，称为紫微城，唐初号洛阳宫，“东西四里一百八十八步，南北二里八十五步，周十三里二百四十一步”；皇城在宫城南，称为太微城，“东西五里一十七步，南北三里二百九十八步，周十三里二百五十步”。宫城北又有曜仪城，曜仪城北有圆壁城，皇城东有东城，东城之北即含嘉仓城。皇宫的主体是宫城和皇城。宫城的中央各殿和皇城的正门端门都正对伊阙，全城以此为中轴线，看起来气势非常雄伟。
东都城西建西苑，“周二百里”。苑内沿龙麟渠建十六所宫院，征集了各地的奇花异草，珍禽异兽，供炀帝观赏游乐。今洛阳市金谷村以西，到新安县境，北自邙山，南到伊阙诸山，都是隋时西苑之地。
隋王朝大规模营建洛阳，说明洛阳的地位越来越重要。在隋唐以前，全国的政治、经济中心在长安（今陕西西安）。西周建都镐京（今西安市西），洛阳为陪都，东周以后始迁都洛阳。西汉时又都长安，洛阳仍为陪都。但东汉以后，长安因为屡遭战争破坏，关中经济发展受到很大影响，要维持京都的费用感到相当困难。京都设在长安，最困难的是运输问题，要把全国各地，特别是富庶的东南地区出产的粮食和其他物资运往京师，要经过黄河三门峡天险，非常不便。洛阳位居我国的中部，物资转运方便得多，而且从政治上考虑，建都洛阳也便于加强对全国的控制。因此政治、经济重心从长安转移到洛阳。隋炀帝在营建东都的同时，在大业元年（公元605年）三月，动工开凿运河。首先开通济渠，从洛阳的西苑（今涧西）引涧水、洛水到黄河，再从板渚（今河南省荥阳县汜水镇东北）引黄河水，循蒗荡渠达淮河。然后又疏浚邗沟，引淮河水达长江，以沟通江淮。大业四年（公元608年）又开永济渠，引沁水南达黄河，北到涿郡（今北京市西南）。大业六年（公元610年）又开江南运河，自京口（江苏省镇江）到余杭（今浙江杭州）八百余里。运河修成后，洛阳成为全国运河中心，交通更加方便，经济也更加繁荣。
唐初废隋东都之名，到唐太宗贞观六年（公元632年）称为洛阳宫，高宗显庆二年（公元657年）改洛阳宫为东都。后武则天临朝听政，光宅元年（公元684年）改东都为神都。天授元年（公元690年）武则天正式称帝，改唐为周，即以神都为周都，并“徙关外雍、同、秦等七州户数十万，以实洛阳”。总的来说，唐代洛阳和长安的地位差不多相等，甚至超过长安。
唐高宗上元中，在东都苑东部修建了上阳宫。宫城的西南隅，是唐代洛阳宫殿中最壮丽的建筑。上阳宫西，隔谷水又有西上阳宫，虹梁跨谷，往来极其方便。高宗末年常居上阳宫听政，武则天后来也在这里主持朝政。从此，上阳宫就成为东都的主要宫殿。武则天垂拱四年（公元688年）在乾元殿的基址上造明堂，凡三层，“高二百九十四尺”。又在明堂北造天堂，高五级，以贮大佛像。近年来考古工作者在洛阳中州路以北、定鼎路东侧发现了一座规模巨大的圆形建筑基址，直径为六十四点八米。这座圆形建筑物建在夯土台基上，其中心部分是一座用青石砌的圆坑，直径为十四点八米。在圆形建筑基址之南，同时发现了规模巨大的宫殿基址。有人认为，这里很可能就是武则天时建筑的明堂。
据《唐六典》记载，东都“郛郭南广北狭，凡一百三坊，三市居其中”。根据实测资料。隋唐东都的外郭城东墙长七千三百米，南墙长七千二百二十三点三米，北墙长六千零三十米，西墙长六千八百九十一点六米。东都城外郭南宽北狭，与历史记载完全相符。东都城内街道、坊里和市场，主要分布在皇城区的东面和南区。由于洛水横贯全城，街坊区跨洛河南北。“三市”是指：一、丰都市，在洛河南偏东，隋为东市，居二坊之地，唐缩小了半坊。以其在洛水南，改称南市。《唐两京城坊考》称：“其内一百二十行，三千余肆，四壁有四百余店，货贿山积。”二、大同市，在城的西南部，隋称南市。《唐两京城坊考》说，此市“周四里，市开四门，邸一百四十一区，资货六十六行。”唐迁于固本坊，改称西市。三、通远市，在洛水之北，称为北市。《大业杂记》说，此市“东合漕渠，市周六里，其内郡国舟船舳舻万计。”唐显庆中迁于临德坊。三市之中，西市存在的时间最短，长期存在的只有南市与北市。
安史之乱以后，洛阳遭到严重的破坏。据《旧唐书·郭子仪传》说，这时的洛阳“宫室焚烧，十不存一”。到五代时，梁太祖朱温令张全义加以修葺，筑南北二城，数年后才又兴盛起来。开平三年（公元909年）朱温迁都洛阳。后唐李存勖于后梁龙德三年（公元923年）在魏州（今河北大名县东北）称帝，灭梁后迁都洛阳，以洛阳为洛京，后又改称东都。
宋代建都东京（今开封）。此时洛阳虽然不是都城，但仍为学术中心。例如宋代理学大师程颢、程颐兄弟就是洛阳人，他们的学派称为“洛学”。另外，司马光、欧阳修等也都曾在洛阳居住。司马光居洛十五年，他的一部史学名著《资治通鉴》就是在这里写成的。
由于一些名流会集洛阳，北宋洛阳的园林也还是很盛的。据李格非《洛阳名园记》记载，当时号称“财雄洛阳”的董氏，在洛阳城中修了“东园”、“西园”两个大花园，里面满是亭台花林。“富郑公园”是富弼新辟的花园，景物最胜。内有四景堂，登堂可观赏一园美景。洛阳花木中最有名的是牡丹，号称花王，洛阳园林中无不种植牡丹。宋代著名文学家苏辙说过，洛阳“园囿亭观之盛实甲天下”。这些园林到北宋末年都渐渐荒废。后来金人南下，洛阳成为战场，隋唐旧都宫阙，破坏殆尽。金宣宗贞祐二年（1214年）徙都汴京，兴定元年（1217年）以洛阳为中京，设金昌府。今天的洛阳旧城就是金代修筑的。
元明清三代在洛阳置河南府。城墙本为土墙，到明洪武六年（1373年）始改筑砖墙。清初对洛阳城又加以重修。
