古时的洛阳是中原战略要地，地扼秦晋豫三省要冲，更是南来北往东征西讨的主要通道，因而也是历代兵家必争之地。正因为如此，洛阳城几经毁灭与重建。
从洛阳西工到偃师，南北不到5公里、东西不足30公里的地下，历史的尘埃和北邙的黄沙掩盖了六座巨大的古代都城，从东到西依次为：偃师商城、二里头夏都、白马寺附近的汉魏洛阳古城、成周城、周王城、隋唐城。
夏朝是中国的第一个朝代，初都不在洛阳，直到夏朝的第三个王太康（启之子）才建都斟鄂，斟鄂就是今天偃师二里头。1959年的考古发掘表明，斟鄂城总面积约375万平方米，主要宫殿在城址的中部，城中发现有房基、窑B、水井、窑址、手工业作坊、道路、宗庙和墓葬区等，布局井然有序。
商代的开国元勋商汤初都西毫，仲丁以后商城东迁。商都西亳位于偃师城西洛河北岸的尸乡沟，北依邙山，南临洛河，处在伊洛平原上。商都西亳城址大体为长方形，南北长1700米，东西宽1200米。考古钻探发现七座城门和数条纵横交错的大道。城内有三处大型建筑基址，居中为壮观的宫殿基址，基址前有一条笔直大道，大道两侧各有几座建筑基地，东西相对。宫殿基址两侧还发现几座小的建筑基址。商都西亳城为大城内套小城，城内外道路纵横交错，颇具城市规模，奠定了后代城市规划的模式。
2009年2月，洛阳市文物工作队在配合河南科技大学林学院培训楼建设过程中，发现了大规模的西周祭祀遗址。根据这一新的线索和接下来的考古，西周洛邑城城址得到初步确定。
西周时期，周公营建洛邑。在出土的西周青铜器铭文和《尚书》等文献材料中，洛邑又称新邑、大邑、新大邑、新洛邑、成周。洛邑城址具体位置大致在瀍水两岸，其西可达到润水之滨。周公营建的洛邑城分“王城”和“成周”两个城的说法由来已久，但是，数十年的洛阳西周考古工作获得的资料，首先使一些考古学者对汉代以来西周洛邑“王城”、“成周”两城的说法产生了怀疑。其主要依据是，根据文献记载，寻找到的王城仅仅是东周王城，根本不是西周城址；而在远离周王城的瀍河两岸则不断有西周遗址和墓葬发现。于是，考古学者逐渐形成了西周洛邑一城说，其城址可能就在瀍河两岸。
东周时期，洛阳为首都，王城在润河以东。春秋晚期，由于发生王子朝事件，周敬王逃到距王城以东10多公里的成周城并进行了扩建，即后来的汉魏故城一带，周赧王时（战国末期）又迁回涧河以东的王城。
秦时设三川都，那治洛阳，洛阳城大致仍在成周城。
西汉时期，河南郡以东都洛阳为中心。从这一时期开始，“河南”正式成为行政区划中的地理名词，直到清朝。在这两千多年的历史中，“河南郡”、“河南尹”或者“河南府”一直特指以洛阳为中心的地区。当时的河南郡，管辖的范围包括今天的偃师市、孟津县、巩义市、荣阳市、郑州市区、中牟县、新郑县、新密市、宜阳县、汝阳县、伊川县、汝州市：而河南郡的所在地洛阳城仍在成周城。东汉时期，河洛地区的建制与西汉时期基本相同，只是河南郡改为河南尹，辖区不变；东汉的洛阳城成为国都，地点就在白马寺附近的汉魏故城。
三国曹魏时期，洛阳行政建制基本沿袭东汉，只不过河南尹有所扩大。西晋时期，大体仍然沿袭两汉旧制，不同之处在于，河南尹又改回河南郡。东晋十六国时期的河南郡以及北魏统一北方后迁都洛阳。上述时期的洛阳城仍在汉魏故城。
隋朝统一天下，复改河南尹为河南郡，以东都洛阳为中心，大兴土木。隋炀帝即位后，改洛阳为“东京”，大规模营建洛阳，大业二年（606年）东京建成。贞观年间，唐太宗把洛阳作为巡察东方的行宫，号“洛阳宫”,并两次下令进行修葺；唐高宗即位后，改洛阳宫为“东都”；武则天临朝称帝，改国号为“周”，改东都为“神都”；中宗即位，“复国号为唐”,“复神都为东都”。
1954年，历史学家阎文儒首次对隋唐洛阳城遗址进行考古勘察。通过半个多世纪的考古工作，基本查明了隋唐城城址的位置、规模、整体布局及主要文化内涵。外廓城平面近方形，南宽北窄；东垣长7312米，南垣长7290米，西垣长6776米，北垣长6138米，周长27516米，面积47平方公里。隋唐城址主要由外廓城、宫城、城、东城、含嘉仓城、上阳宫及西苑等部分组成。外廓城内由纵横街道组成里坊区，形成棋盘式格局。外廓城内街道，在洛河以南探出南北街12条，东西街6条，洛河以北探出南北街4条，东西街3条。定鼎门大街北起星城正南门（端门），经洛水上 o 天津桥往南至定鼎门，是隋唐东都城南北中轴线上主干大道，城内里坊珈已堪探出洛河以南55坊，洛河以北9坊。城墙外护城河宽13米、深2s米。1992年考古发掘，人们在洛河以南的安乐窝还发现唐代诗人白居易晚年曾寓居的洛阳履道坊。隋唐时期是中国古代最为强盛的时期，因此，隋唐城也成为洛阳历代古都中最为宏大壮观的都城。五代时期，后梁、后唐、后晋均以洛阳为都，大体仍在隋唐故城；后汉、后周和北宋以洛阳为西京。
北宋以后，洛阳的地位逐步下降。北宋初期，出生在洛阳的赵匡胤本想把国都迁到洛阳，但是由于多种原因未能遂愿，遂以洛阳为西京。北宋初年，洛阳的隋唐城早已被五代十国时期的战乱毁于一旦，西京洛阳城在隋唐城东城的遗址上修建，但后来又被毁于战火。金以洛阳为中京，是在隋唐洛阳城东城遗址以及北宋洛阳城的基础上重筑的一座新城。但由于北宋之后洛阳在历史上的地位不及前朝高，由此决定了洛阳新城既不如汉魏古城气派，也不及隋唐洛阳城繁华。这座新城历经金元明清四个朝代，年岁渐长，朱颜渐衰，后人取其实而命其名，是为“金元老城”。今天人们所说的金元老城，指的就是金元明清四代直至解放初期的洛阳城，也就是如今的洛阳人所说的“老城”。
1912年，民国建立，废河南府，设河洛道，道尹公署驻洛阳，辖洛阳、偃师等19县。1923年，河南省长公署迁于洛阳，洛阳成为河南省会。1932年，日军进攻上海，国民政府定洛阳为行都，并一度迁洛办公。1939年秋，河南省政府再次迁洛，洛阳第二次成为河南省会，地点仍在今天的洛阳老城区内。
1948年洛阳解放，洛阳县城区置市。洛阳市人民民主政府成立；1949年12月，洛阳市人民民主政府改称洛阳市人民政府。1954年，洛阳市升格为河南省直辖市。1955年，洛阳县撤销，一部分并入洛阳市，其余部分划入偃师、孟津等县。1956年以后，在洛阳市老城区的基础上，洛阳城增设西工区、郊区和瀍河区。2000年以后郊区拆分，并更改为洛龙区。
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