从西周开始，到唐朝末年为止，除三国时期的吴国定都建业、蜀国定都成都，东晋和南北朝时期的宋、齐、梁、陈定都建康外，长安和洛阳这两座城市，一直互为首都和陪都。洛阳作为都城的辉煌与落寞，几乎一直与长安相伴。

西周以长安为国都，东周以洛阳为国都。周武王灭掉商朝后，定都镐京，也就是陕西西安。西周初建后，周武王决定在今洛阳白马寺东南处另建一座城邑，也就是洛邑。西周王朝在洛邑营建了两座城堡，一座是王城，一座是成周，两座城以瀍河为分界线。王城是周公召见诸侯和处理事务的地方，成周城是大臣们居住和办公的地方，也是商末贵族被管制的地方。由于周公施行仁政，洛邑经济出现前所未有的繁荣，成为四方纳贡的集中点和商品贸易的聚散地。洛邑当时出现了用竖式鼓风炉进行熔炼和铸造的青铜冶炼作坊。后来，为了避开犬戎的侵袭，东周建都到洛邑。城内宫殿建筑排列有序，王宫建筑在中央大道上。

西汉把长安作为都城，东汉就把洛阳作为都城。汉高祖刘邦曾经想把都城建在洛阳。谋士张良认为，如果作为一国之都，洛阳的面积显得小了一些。而且自春秋战国以来，洛阳都是各诸侯国杀伐的战场，破坏严重。长安沃野千里，而且有险可守。以长安为都城，比洛阳更加合适。于是，刘邦采纳了张良的建议，建都长安。刘秀称帝后，东汉定都洛阳。刘秀在周代成周城、秦朝三川郡的基础上建设洛阳城。洛阳城有纵横24条街，街的两边种植着栗、漆、梓、桐四种树。东汉恢复对西域的统治后，为了让“丝绸之路”更加畅通，朝廷在洛阳城内设有招待外国使臣的胡桃宫。在洛阳城西修建了我国最早的佛寺白马寺。我国僧院从白马寺开始便称为寺，因此白马寺被尊为“祖庭”。在洛阳，蔡伦试制“蔡伦纸”，张衡创制浑天仪、候风仪和地动仪，马钧发明指南车、龙骨水车，许慎写下《说文解字》，班固、班超兄妹完成《汉书》，司马光著成《资治通鉴》，左思的《三都赋》一度使洛阳纸贵。

建都长安还是洛阳，常常引发争论。西汉建都长安后，有大臣细说洛阳的优点，劝汉武帝迁都洛阳。东汉建都洛阳后，有大臣认为光武帝失策，详细讲解关中的种种好处。隋文帝最初定都长安，到隋炀帝时建东京洛阳。到了唐朝，以洛阳和长安为东、西两京，地位不相上下。其中，武则天更是以洛阳为神都，经常住在洛阳。武则天对洛阳城进行了扩建，修建了明堂等著名建筑，同时以更大的规模开凿龙门石窟，其中的卢舍那大佛据说是以武则天为原型开凿的。神都城南设有四方馆，接待四方来宾。神都东北角建有当时全国最大的地下粮仓，储存粮食达到了1亿多千克。

洛阳和长安这两座城市，在建造都城的历史里，相互辅助，平分秋色。

隋唐之世，长安与洛阳是东西国际交通线上中国内地的两大都会，人口在百万以上，东、西方商人云集；同时，它们也是东西文化交流中心。如果说兴起于西方的陆上“丝绸之路”与兴起在东方海上的“陶瓷之路”在中外文化交流中形成一条环形锦带的话，那么长安和洛阳就是这条环形锦带上的两个彩结。特别是隋炀帝开通通济渠（运河）之后，江南物资可以源源不断地运入洛阳，由此西转长安，洛阳成为内陆物资和西亚物资最大的贸易集散地之一。