隋唐时期，统治中心向长安转移，但是，统治阶级并没有完全地放弃对洛阳的营造和控制，他们将洛阳作为自己的陪都。由于洛阳在国都长安的东面，因此，将其称之为“东都”。
中国特色的陪都
历代王朝或政权往往在都城之外，还建置陪都或辅京。陪都是我国历史上在政治制度方面一个的重大创举，又叫“两京制度”。它肇始于西周，西周的都城在镐京，周武王为了加强对东方诸地的控制和防止商朝残余势力的复辟，于是在洛阳首建陪都—东都雒邑。此后，历代的大小王朝，无不模仿周朝的两京制度，且许多王朝或政权的陪都远不止两京。如曹魏就建有谯（今安徽亳州）、许昌、长安和邺（今河北临漳）四个陪都，与都城洛阳并称“五都”。
其后，北周建都长安，以洛阳为陪都；隋代以长安为都，以洛阳为陪都，称“东京”；唐朝时期以南京（成都）、北京（太原）、西京（今陕西凤翔）、东京（洛阳）为陪都，与长安（中京）并称五京；明成祖迁都北京后，以南京为“留都”，以凤阳为“中都”；满清入关之前已经建立了兴京（赫图阿拉）、东京（辽阳）、盛京（沈阳）三京，入关后，则以北京为京师，以盛京为留都历代陪都的设置，不仅数目各异，其原因也不尽相同。大体而言，可分为如下几种情形：
一是由于都城偏居边地，不利于统治者管辖全境，于是在位置适中的地方建置陪都，以加强对全国的控制。如西周时的洛阳。
二是由于该政权兴起于边疆地区，建都在边区，后来该政权强大之后入主中原，为了便于控制全国而迁都内地，将原来的都城改为陪都，如清代的盛京，元代的开平府等。
三是都城作为全国政治、军事的中心，但由于经济文化中心的转移，于是就在接近经济文化中心且交通便利的地方再营建陪都，如隋唐时的东都洛阳。
四是皇帝因巡幸或躲避战乱而外出，在其临时住过的地方设置陪都，如唐朝的南京（成都），清朝的承德和民国的重庆等。五是在皇帝的祖陵或故里所在的地方设置陪都，如明代的中都凤阳府（今安徽凤阳）等。
此外，也有的陪都仅仅只是作为一种存在的形式，并没有起到实际的陪都作用，如按照东西南北方位而设置的四京或四辅，如唐朝时期在长安之外设置的四京。
由此可见，历代王朝虽然遵循陪都制度，但是陪都并不是当时的政治中心。
隋炀帝营建东都
公元604年，杨广在长安即位，是为隋炀帝。杨广在即位当年的年底便亲自来到洛阳，他登上邙山，察看地形。他认为邙山之南，伊阙之北，瀍水之西，涧河之东，是绝好的军事要地，决定在此营建东都。公元605年3月，他命尚书杨素为营建东都大监，纳言杨达为副监、宇文恺为将作大匠，每月征工匠二百万人，展开了营建东都洛阳的工程。第二年的正月东都建成。正在江南巡游的隋炀帝听说之后，立即从江都出发，四月到达东都洛阳。接着六宫百官也跟着他迁居洛阳。洛阳成为全国政治、经济、文化和交通的中心。当时的洛阳人口过百万，富商数万家。
东都洛阳位于汉魏洛阳城之西约二十里，北依邙山，南对龙门，地理位置十分优越。全城由宫城、皇城和外廓城构成。东都洛阳城的宫城、皇城位于都城的西北隅，这是有意区别于京城的布局。洛阳西北隅适占洛阳城地势最高的位置，在这处高地上建造了宫城、皇城，并形成夹城。宫城内有乾阳殿、大业殿等数十座殿、阁、堂、院。这些宫室台殿，都由宇文恺设计建造，可谓巧思绝伦，因此制造得极其奢丽。其中以乾阳殿最为奢华，是皇帝举行大典和接待重要外国使团的地方。宫城西面是上林西苑，又名会通苑，在今洛阳涧西一带。宫城的东北面为含嘉城，城里为含嘉仓，是一座贮藏粮食的大型国家粮仓。
皇城名太微城，也称南城，宝城，城中有五条南北向的街道，四条东西向的街道，分列省、府、寺、卫、社、庙等建筑。
洛阳城的外郭城，共设八个城门。城内街道纵横相交成棋盘式布局。洛阳城内共有一百零三坊，周围有坊墙，墙正中开门，坊内正中设十字街。城中还有三个大市场，分别为大同市、通远市和东都市。
公元618年，隋将宇文化及在扬州发动兵变，缢杀隋炀帝。
隋炀帝死后，洛阳还在隋朝的东都留守杨侗（炀帝的孙子）和大臣王世充的手里。王世充把杨侗立为皇帝，继续打着隋朝的旗号，对抗起义军。越王杨侗在洛阳称帝，王世充为太尉，独揽朝政。义宁二年（619年）四月，王世充废杨侗为潞国公，自立为帝，国号郑，后来被唐所灭。隋朝都洛共十五年，经历两个皇帝。
武则天与神都
公元618年，李渊建唐，都长安。到了唐太宗李世民时期，开始修葺洛阳城，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（649年）高宗李治即位。永徽六年（657年）与武后一同来到洛阳，在此处理国家大事，以洛阳为东都。
高宗时常往返于长安和洛阳之间，虽有时居于洛阳，但仍以长安为主，直到武则天改唐立周后，才真正将国都定于洛阳，并改号神都。永徽六年高宗废除王皇后，下诏册立武昭仪为皇后，武则天就成了高宗政治上的得力助手。李治身体很差，从显庆五年（660年）开始，百司奏事，即委托皇后处决。武则天聪明能干，处事也多能符合皇上意旨。高宗皇帝便放手委以政事，武后的权势越来越高，与人主相差无几。
上元元年（674年）八月以后，朝廷政事大多归武则天处理，形成了朝廷的“二圣”格局。高宗在弘道元年（683年）去世，前后持续了二十余年，这期间武则天主政的欲望越来越强烈。到高宗去世时，其想要亲掌政权的政治野心也已膨胀到了极点。
为了与旧有王朝分庭抗礼，建立新的政权，武则天决定迁都洛阳，一切从头开始。光宅元年，武则天致信西京留守刘仁轨，说“昔汉以关中事委萧何，今托公亦犹是矣”。将长安之事委托刘仁轨，而自己专心在洛阳发展。由此可见，此时的武则天已经无心再回长安了。
《旧唐书》“肆觐之礼立，
朝廷易代，礼制为先。称，则朝廷尊；郊庙之礼立，则人情肃”。武则天以周代唐，礼制自然是其政治变革中的重要一项。为了配合武周政权的发展，武则天立周以后，进行了大规模的都城礼制建设，在神都洛阳建立了一整套礼制建筑。
首先是创建明堂。据文献记载，武则天先后两次兴修明堂。第一次是在废唐以前，明堂是作为大唐的明堂而修建的。这次修建的明堂，号为“万象神宫”，大致在武后垂拱三四年间，于证圣元年（695年）被焚毁。此后，武则天又下令依旧规制重造明堂，号为“通天宫”，万岁登封元年完工，第二次兴修的明堂是作为大周帝国的明堂而修建的。
武则天造明堂，没有听取群儒之言，而是更加突出它的实用性。她建造的明堂不是在国之阳，丙巳之地，而是在宫城的中心位置。这与我国秦汉以来的礼制传统大相径庭，她认为“朕乃为丙巳之地，去宫室遥远，每月所居，因时飨祭，常备文物，动有烦劳。在于朕怀，殊非所谓。今古裁基紫掖，辟宇彤闱。经始肇兴，成之匪日”。考虑到明堂“布政之居”的功能，她下令将明堂建了在大朝正殿的位置。
其次是修建武氏宗庙及武周社稷。在神都洛阳，武周的宗庙与社稷，按照“左祖右社”的原则被安置在皇城内，它们是武则天以周代唐以后建造起来的。以后随着武则天权势越来越大，还在京都长安建造了武氏五世祖庙，祭享武氏先祖。
天授元年，武则天正式以周代唐。她立武氏七庙于神都洛阳，以取代唐之太庙。武周太庙建于洛阳宫城东南部，本为隋少府监之地，按照《周礼·考工记》营国制度，都城建制，太庙、社稷遵照“左祖右社”的原则，太庙当在宫城之东南部，据《元河南志》的记载，隋唐洛阳城皇城为东西长方形，城中东西四街。城南面三门，正中为端门，左曰左掖门，右曰右掖门。武周太庙位于皇城的东南角、左掖门东的位置。可见武氏是严格遵循了周礼制度而建。
第三是立天枢。为了表彰大周功德，武则天于延载元年在外郭城正南门定鼎门内立天枢，题名“大周万国述德天枢”。据《大唐新语》记载，武则天所铸天枢，共征天下铜五十万余斤，铁三百三十余万，钱二万七千贯，于定鼎门内铸八棱铜柱，高九十尺，径一丈二尺。
唐东都洛阳
通过对明堂、宗庙、社稷等一系列都城礼制建筑的修建，武则天从根本上完成了以周代唐的革命，周之正朔得以确立。
武则天将洛阳定为神都，取代了长安的都城地位。移民以实都是历代统治者共同遵奉的准则，武则天也不例外。政权建立不久，天授二年即迁徙关内十余万户于洛阳安置。都城地位提高，人口膨胀，城市建设也随之兴起。
洛阳城的修筑始于隋炀帝大业元年，当时外郭城仅筑短垣，规模有限，防御能力极差。武则天在长寿二年（693年），令李昭德增筑，并改罗郭城称金城，大大加强了其防御功能。
洛阳在隋唐时期一直是作为陪都存在，武则天改制，将洛阳升格为国之首都，官署建制也自然要随之升级。因此，武则天时期对于神都洛阳的旧有官署进行了一系列的改建与扩建，唐洛阳官署主要分布于皇城与东城之内，皇城北接宫城，西近上阳宫，重要官署均集中于此，分置于此的内寺省、秘书省、太仆寺等机构均为武后时期迁移而来。东城本为隋朝所建，唐因之，因在宫城和皇城之东，故名。这里也是一处官署集中区，分布着尚书省、大理寺、军器监、少府监、太常寺、光禄寺、司农寺等重要机构，而光禄寺、司农寺均为高宗乾封年间迁建于此。
唐代洛阳的宫城在皇城以北，隋名紫微城，贞观六年改称洛阳宫，武后光宅元年又改名太初宫。太初宫是洛阳最重要也是最大的皇宫所在，高宗前期一直在此居处，后来高宗皇帝以雒水东岸地势高敞，于是下令在此修建宫殿，名上阳宫。上阳宫是高宗、武则天时期修建的一处最重要的宫殿建筑群，也是武则天长期居处之地。它是高宗、武则天处理朝政与日常居处最重要的处所。
上阳宫是一处大型建筑群，除地形地势占据优势外，这里的宫殿建筑还以繁华著称。宫殿建筑达数十处之多，宫的正殿名观风殿，武则天还政以后长期在此居住。除宫殿建筑外，门阙、台阁、亭观极尽豪奢，唐代吟诵上阳宫的诗词不胜枚举，白居易作《白发上阳人》，元稹亦写有《上阳白发人》。王建在《上阳宫》诗中说：洛水穿宫处处流。画阁红楼宫女笑，“上阳花木不曾秋，玉箫金管路人愁。幔城入涧橙花发，玉辇登山桂叶稠。曾读列仙王母传，九天未胜此中游。”从这些描述不难看出上阳宫的美，难怪武则天会留恋此宫，终老于此。
神都苑，史载“唐之东都苑，隋之会通苑也。又曰上林苑，武德初改芳华苑，武后曰神都苑。”其在宫城之西，是东都洛阳最大的一处皇家宫苑。宫苑最主要的合璧宫就是在高宗显庆五年建造。初名八关凉宫，孝敬皇帝李弘即薨于此宫的绮云殿。神都苑虽为隋代建筑，但是苑内大部分建筑在高宗、武后时期都有翻新，虽延用旧名，但规制已经改变。神都苑是洛阳最大的皇家宫苑，盛景之美，久为诗人所歌咏。据说安禄山攻克洛阳后，逼迫所俘获的唐宫廷乐人在神都苑凝碧池奏乐，王维听说后，“万户伤心生野烟，作诗云：百官何日再朝天。秋槐花落空宫里，凝碧池头奏管弦。”