汉长安城位于西安市未央区，是汉朝初年在秦代离宫兴乐宫的基础上经汉高帝及后世扩展兴建的都城，因位于原秦代杜县长安乡而得名。汉惠帝时起筑长安城墙，城周围63里，总面积约36平方公里，设置城门12座。城内主要为长乐宫、未央宫等宫殿区和少量居民区，贮藏兵器的武库亦设于城内。城外北部及东部为郭区，以居民区为主，南侧为九庙及圜丘等祭祀场所为主，西侧则以御苑为主。汉长安城自建成以降，直至隋代营建大兴城止，先后成为西汉、新莽、东汉（献帝）、西晋（愍帝）、前赵、前秦、后秦、西魏、北周、隋（初）的都城。隋文帝时，因长安城环境的恶劣，而于其东南方营建新的都城大兴城，此后汉长安城逐渐废弃，目前仅存遗址。1961年，汉长安城遗址成为第一批全国重点文物保护单位之一。
汉二年（公元前207年）六月，时为汉王的刘邦决定与楚霸王项羽争夺天下，于是以秦国故都栎阳为汉国的都城，并命太子与丞相萧何留守。汉五年二月（公元前202年），在结束楚汉争霸后，刘邦于定陶即皇帝位，随后一度居住于洛阳。六月，齐人娄敬请刘邦定都于关中，但刘邦认为自己及左右群臣都来自山东，所以预备定都洛阳。此时，留侯张良认可娄敬的建议，认为洛阳虽然也有河山之险，但地域仅百里不易展开，况且土地不沃还四面受敌。反之关中地区不仅有山川险要，地域也达千里，对于山东诸侯也利于控制。和平时代通过漕运连接天下，天下有变时也可以顺流而下便于应对，是“金城千里，天府之国”。刘邦于是即刻动身，确定定都关中。
秦始皇始建的兴乐宫位于渭水南岸，周围20多里，但在秦汉之际的战火中并未被毁，此后汉高帝对其进行了整修。汉七年（前200年）二月，整修工程完工，并更名为为长乐宫，朝廷正式移往长安。同时，丞相萧何开始营造未央宫，先期落成东阙、北阙、前殿、武库、太仓等一系列主体建筑和设施。汉惠帝元年（前194年）正月，在时任少府的阳成延的主持下，开始长安城墙的建设。工程在惠帝三年（前192年）春达到高峰，一度征发长安600里内的男女，合计十四万六千人修筑城墙，工期30日。同年六月，又征发诸侯王，彻侯徒隶两万人加入城墙建筑工程。汉惠帝五年（前190年）春正月，再次征发长安600里内的男女共计十四万五千人参与建设，工期同为30日。当年九月，长安城墙完工，为此特赐天下每户户主加爵一级:1。
汉惠帝六年夏六月，长安城内开始兴建西市。汉武帝时期，长安城又兴起了大规模的扩建。首先，建元三年，对原上林苑进行了扩建，成为长安城外含括霸、浐、泾、渭等八水在内，南达终南山，北至渭水北岸的庞大御苑。太初元年因柏梁台被焚毁，于长安城西兴建建章宫，并开凿泰液池。之后，太初四年又兴建了桂宫、明光宫作为妃嫔的居所。同时扩建了高帝时期的北宫，于城南开设太学。至此，经过近百年的兴建，汉长安城的规模始告齐备。
新朝时王莽将长安改名为“常安”，并在城南郊按儒家传统的礼制观念和汉代流行的阴阳五行学说兴建了辟雍、灵台、泰一和九庙等礼制建筑。目前能明确辨认的是辟雍和九庙的遗址。辟雍的平面外圆内方，中为一圆形夯土台，上有平面呈“亚”字形的主体建筑。其周围是边长235米的夯土围墙，四周辟门，墙外还有直径360米的圆形圜水沟。九庙遗址有12处基址，其中11处被一堵边长1400米的方形围墙包围，另一处在南墙的外侧中部。所有基址的形制相同，中央为平面呈“亚”字形的主体建筑，四周是方形围墙，墙上四面辟门。
公元23年10月，长安城被绿林军攻陷，王莽被杀，公元25年被赤眉军再次攻陷，长安宫室从此荒废于战火。东汉定都洛阳，以长安为为西京。东汉末年，洛阳被董卓纵火烧毁后，汉献帝曾一度迁回长安城居住，曹操迎献帝于许昌后，长安成为留都，后成为曹魏与蜀汉的军事前线。诸葛亮北伐一直希望夺得长安，但终魏一代长安一直由魏控制。西晋末年、前赵、前秦、后秦、西魏、北周等政权亦将首都设于长安城。
十六国政权前赵、前秦、后秦在原长安城的东北部还建设了新宫，位置在今楼阁台一带。考古工作在宣平门北发现了东西两宫遗迹，每边长约1000米。而“讲武殿”则有可能是北周宫殿正武殿的遗迹。
长安在几百年使用后，年久失修。城中宫宇朽蠹，供水、排水严重不畅，不易修复，同时北靠渭河，城墙范围狭促，难以进一步扩建。直至隋朝建立、隋文帝命宇文恺在长安城东南方兴建新都城。自隋朝开皇三年（583年）迁都大兴城（即唐长安城）后，有着近八百年历史的汉长安城便被废弃。旧长安城被包入隋唐禁苑，唐代曾经在遗址上重修了一些宫殿。例如，有记载，唐宝历二年（826年），神策军在禁苑中重修未央宫，还曾“掘获白玉床一张，长六尺”。唐末长安被焚毁后，遗址被摧毁。
1956年起，中国科学院考古研究所开始对汉长安城遗址进行全面、系统的考古研究。1956年至1962年间，首先对汉长安城的城墙分布和主要道路进行了挖掘勘探。并重点对霸城门、宣平门、直城门和西安门进行了重点发掘。对宫殿区进行了勘探，并初步踏查了上林苑与昆明池遗迹。1970年代起，考古工作主要是围绕对武库和长乐宫遗址展开。1980年代以后，主要完成了未央宫前殿、椒房殿、少府等重点地区的发掘工作。1961年，汉长安城遗址便被列为第一批全国重点文物保护单位。
长安城的东南部分城壕于1950年代被改建为团结水库，2006年西安市对团结水库进行综合治理，其周边改建为城市公园。
长安由城内和城外郭区组成，其中城内主要以长乐、未央等宫殿为主，城外郭区则位于渭河南岸和漕渠以西。另外，在咸阳原和霸水一带的汉帝皇陵则设置有陵邑，成为长安的组成部分。
汉长安城因以秦兴乐宫为始进行营建，因而遵循秦制为坐西朝东，平面受周边地理环境的影响而成不规则的方型。南墙曲折形如南斗、北墙曲折形如北斗，因而又被称为“斗城”。长安城墙于汉惠帝元年春正月起筑，采用细黄土夯筑，高12米，基座宽12至16米，墙外有宽8米，深3米的城壕。根据考古实测，东墙长6000米，西墙长4900米，南墙长7600米，北墙长7200米，合计25700米，城内面积约36平方公里。
长安城坐西朝东，四面各开三座城门，其中东侧为宣平门、清明门和霸城门，而霸城门与宣平门分别设有门阙，为长安城的正门。长安城北侧为杜门、厨城门和横门，杜门又称利城门，后来改称洛城门。南部自东向西分别为覆盎门、安门和西安门，其中覆盎门又称下杜门。西部城墙由北往南分别为直城门、章城门和雍门。根据考古发掘，每座城门各有三个门道，门道宽约8米，为当是四个车轨间的距离，城门内有大街与城门相通。
城内的大街都与城门相通。主要街道有8条，分别为华阳街、香室街、章台街、夕阴街、尚冠街、太常街、藁街和前街。其中最长的安门大街（章台街）长5500米，其余多在3000米左右。道路一般宽约45米，路面以水沟间隔分成三股，中间的御道宽20米，专供皇帝通行，两侧的边道各宽12米，供官吏和平民行走。为美化环境，路旁还栽植了槐、榆、松、柏等各种树木，茂密如荫。
汉长安城内的宫殿、贵族宅第、官署和宗庙等建筑约占全城面积的三分之二。宫殿集中在城市的中部和南部，有长乐宫、未央宫、桂宫、北宫和明光宫等。贵族宅第分布在未央宫的北阙一带，称作“北阙甲第”。居民区分布在城北，由纵横交错的街道划分为160个“闾里”。著名的“长安九市”则在城市的西北角上，由横门大街（华阳街）相隔，分成东市三市和西市六市。
据考证，汉长安城的布局和形制与《周礼·考工记》：“匠人营国，方九里，旁三门。国中九经九纬，经涂九轨。左祖右社，面朝后市，市朝一夫。”基本相符。它一改战国时期大小城相套的格局，把居民区、工商业区和宫殿区集中在一座城市里，后世的都城都沿用了这一体系。
汉长安城的宫殿主要分布于长安城内，包括长乐宫、未央宫、明光宫、北宫和桂宫。其中长乐宫为最早兴建的宫殿，秦代即已完成，称兴乐宫。汉初一度为皇帝居所，惠帝后成为太后居所。宫城坐西朝东，东西各设门阙，周长一万余米，面积达六万平方米。宫内主要殿宇为前殿、长秋殿等。宫城另有复道连接未央宫。
未央宫始建于汉高帝时期，自惠帝起为皇帝朝会居所，是古代最著名的宫殿之一。隋朝将长安废弃后，但仍将未央宫作为禁苑进行修葺。宫城面积约5平方公里，四周各开宫门一座，但东门及北门外各立门阙一座。主要殿宇包括前殿、宣室、承明殿等。未央宫亦有复道与建章、长乐等宫相连接。
明光宫、桂宫和北宫是长安城内兴建的主要作为妃嫔居住的宫殿。皇太子居所在北宫内。桂宫则在秦代甘泉宫的遗址上重建。
武库在长乐和未央二宫之间，平面呈长方形，东西长880米，南北宽322米，四周筑墙。墙内有七个仓库，每库分为四个库房。房中原有排列整齐的兵器木架，现已朽坏。武库建于汉高祖四年（前199年），系丞相萧何营建，是当时全国的武器制造和贮藏中心，具有极重要的地位，新莽末年被焚毁。考古发掘出土除铜弩机以外的各种兵器。
分为东市三市、西市六市。政府在市场内建“市楼”，作为管理市场的办公室。东市是商贾云集之地，西市则密布着各种手工业作坊。
早期长安初建时，尚有大部分城内面积为民居，分为160闾里，只有少数名字存留到现在。武帝扩建大量宫室后长安城墙以内只有不到三分之一区域作为民居。长期以后，居民区和市场溢出城墙，在城外发展。
上林苑是一组巨大的宫廷御苑群，位于长安城西，秦代时即已有，汉武帝建元三年（前138年）大事扩充和改建后，有离宫别馆数十处，周长达100多公里。据《汉旧仪》和司马相如《上林赋》的记载，苑内豢养百兽，“长安八水”也尽在其中。上林苑最主要的建筑是建章宫。建章宫，始建于汉武帝时期。未央宫内的柏梁台被雷殛焚毁后，出于压胜的目的，汉武帝于城外兴建此宫。落成后成为汉武帝的主要居所。宫城周长10公里，同样坐西朝东，并在东门和北门外建有门阙。新朝时，王莽为兴建自己祖先的宗庙，拆毁建章宫。此外还有训练水军的昆明池，种植蔬菜的温室，铸钱场所“上林三官”等各种机构。东汉时，上林苑被废弃。
长安原为秦内史辖区，项羽分封诸侯时，将该地赐予塞王司马欣。司马欣降汉以后，于汉高帝二年更名为渭南郡。汉高帝五年，置长安县。至汉景帝二年析内史为左右内史，长安县归属于右内史。太初元年，右内史更名为京兆尹，同时将主爵都尉更为右扶风，与更名为左冯翊的左内史合称三辅。京兆尹、左冯翊和右扶风的官署均置于长安城内，秩均为二千石。
京兆尹设属官长安市令丞、长安厨令丞，都水长丞和铁官两丞。左内史属官设有廪牺令丞尉、左都水长丞、左铁官长丞、云垒长丞，同时长安四市长丞也隶属左内史。
长陵邑，安陵邑、阳陵邑、茂陵邑和平陵邑，均为迁豪族于关中皇陵周围加强统治而成，成为长安的卫星城市群。陵邑的规模也相当大，如长陵（汉高祖陵邑）有5万户，茂陵（汉武帝陵邑）有6万户（一说为27万口）。
在西汉的210年历史中，长安一直是全国的政治、经济和文化的中心，也是丝绸之路的东端起点，繁盛一时，成为中国历史上一座规模庞大、居民众多的城市。在西汉年间，含城郊有40万人左右，规模与埃及托勒密王朝的亚历山大里亚相仿，同为世界上最大的城市，直到西汉末被罗马超过。直到汉平帝元始二年（2年）时，城中尚有8.8万户，24.6万人。
汉长安城经济强盛，繁荣富强。
汉代，长安城主要驻扎有北军与南军。其中北军为汉朝主力中的精锐部队，由中垒校尉率领，内部分为骑士、上林苑门屯兵、越骑和长水宣曲胡骑。南军则由九卿之一的卫尉直接统领，兵士称卫士。南军负责守卫各宫城以及陵区，同时与北军同时负责皇帝出行大驾卤簿。
宣室召对：汉文帝器重贾谊，曾在未央宫宣室召见贾谊问鬼神之事。
承露仙人：“建章宫承露盘，高二十丈，大七围，以铜为之，上有仙人墩承露，和玉屑饮之。”三国魏明帝遣宫官欲将铜铸仙人像拆走去邺城，传说仙人落泪。
长门宫：汉武帝陈皇后（阿娇）失宠，退居长门宫，遂有向司马相如千金买赋一事。
柏梁台：“汉武帝元封三年，作柏梁台，诏群臣二千石有能为七言诗，乃得上坐。”产生了宴会联句诗的传统。
东陵瓜：秦东陵侯邵平在秦灭之后成为贫贱布衣，不再出仕，在霸城门（青门）之外种瓜，瓜甜美，声名远扬。
参见：陕西省文物保护单位
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大蒙古国：曲雕阿兰 → 哈拉和林 → 上都
大都路大都(汗八里) · 上都路(陪都)
北元：上都 → 应昌城 → 哈拉和林
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后金：费阿拉（佛阿拉） → 赫图阿拉（兴京） → 界藩城(行都) → 萨尔浒城(行都) → 辽阳 → 东京 → 盛京奉天府(后改为留都)
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