长安位于关中平原，洛阳位于伊洛两河的下游。长安为隋唐两代的都城，洛阳为其陪都。洛阳虽为陪都，但隋炀帝、唐高宗和武则天却都曾久居。唐时陪都不止一处，洛阳却较为特殊。
唐代都城为长安、洛阳，合称“两京”。公元618年，李渊建唐，都城为长安。唐太宗李世民下令修葺洛阳城，号称洛阳宫。他曾三次来洛阳处理政务及外事，在洛阳宫居住二年之久。唐贞观二十三年（公元649年），高宗李治即位。永徽六年（公元657年）他来到洛阳，在此处理国家大事，以洛阳为东都。实际上唐朝的都城已从长安迁至洛阳了。唐玄宗在位44年，都洛阳10年。后朱温发兵长安，挟持唐帝（昭宗）迁都洛阳，唐亡。此后，中国历史上出现了五代十国的分裂局面。唐朝时期，东西并重，洛阳与长安都是世界上的名都。唐朝都洛阳的有唐高宗、中宗、睿宗、玄宗、昭宗、哀宗6帝，前后30余年。
唐朝以隋朝都城大兴城为首都，改名长安。大兴城的面积达到813平方公里，唐朝在此基础上又作了一些局部修建和扩充。这座从西周始建的古都，经历了一千多年的沧桑，在唐朝前期达到了最辉煌的巅峰。长安城由外郭城、宫城、皇城和各坊、市等构成。宫城位于郭城北部中央，有金碧辉煌的宫殿。皇城接宫城之南，设有中央衙署及附属机构。各坊分布于宫城、皇城的左右和皇城以南，东西两市位于皇城的东南和西南，东西对称。整座城市规划整齐，布局严密，规模宏大，是中国里坊制封闭式城市的典型，也是当时世界上范围最大、人口最多、设施最先进的城市之一。
长安不仅是唐朝的首都，也是当时世界的重要中心。文献记载长安的西市附近集居了许多中亚和西亚的“商胡”、“胡客”，各国的使节、随员、留学生、游客、移民，国内和藩属国的各族文武官员、士兵、各界人士，带来了丰富多彩的物质文明和精神文明。其西南相邻的崇红坊还设有波斯教寺。长安作为丝绸之路在中国境内最重要的枢纽，不仅通过陆路连接西域、南亚各地，也由陆路和海路通往东亚各国。
唐显庆二年（684年）以洛阳为东都，武则天时一度改称神都。神龙元年（705年）唐中宗复位，复称东都，成为唐朝最重要的陪都。经过隋、唐的兴建，洛阳城内建有宫城、南北二市和百余座坊，规模与长安相仿，其经济、文化的发达程度也不亚于长安。
长安、洛阳交相辉映，相得益彰，构成了盛唐的轴心。长安地处关中，便于控制，但八百里秦川出产的粮食和物资满足不了首都的需要，必须从关东和江淮调运。由黄河、渭河溯流而上，运输困难。而洛阳有运河沟通南北，水运便利，是输送长安的主要中转站。一旦关中农业歉收，长安的供应更加紧张，自隋朝以来，一般都由皇帝率领臣民往洛阳“就食”。唐朝前期皇帝常驻洛阳，原因之一就是为了就近解决粮食和物资的供应，同时也为了更有效地控制经济发达地区。
安史之乱后，长安和洛阳都受到巨大创伤。唐朝后期，长安曾多次被外族或农民起义军占领及受战乱的破坏，丝绸之路也经常被隔断。关中和北方的战乱使长安越来越依赖于江淮的供应，一旦中断就无法维持。天佑元年（904年），朱温逼唐昭宗迁都洛阳，城内的宫殿民居拆毁殆尽，木材顺流运往洛阳，居民也大多东迁。从此长安丧失首都地位，再未恢复。而三年后，洛阳也为更靠近经济发达的东南地区、水运条件更便利的开封所取代，结束了建都的历史。
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洛阳白马寺
洛阳白马寺初创于东汉永平十一年（公元68年），是佛教传入中国官方所立的第一座寺院，有“中国第一古刹”之美誉。相传东汉永平七年元宵佳节夜里，汉明帝梦见一个金人，身高六丈，顶佩白光，飞绕殿庭。第二天，他遍访诸大臣，出生洛阳的博士傅毅奏道：“西方有神，其名曰‘佛’，形如陛下所梦”。汉明帝便派大臣蔡等十八人赴天
求佛取经。汉使西行至大月氏国（今阿富汗一带），遇到了印度高僧叶摩腾、
法兰二人，并得到佛经和释牟尼像。永平十年，两位高僧和东汉使者一道以白马驮着佛经、佛像同返洛阳。第二年，汉明帝令于洛阳城西雍门外御道北修僧院，并专门安排两位高僧居寺内，译经传教。为纪念白马驮经之功，特命名为“白马寺”。唐代时白马寺已规模宏伟，香火隆盛。