长安城的范围包括现今西安市的城区和近郊。唐末兵乱，它被毁坏得很厉害，终于成为废墟。解放以前，曾有不少学者试图发掘这座唐城的遗址，因苦于条件限制，没有成功。
1957年，中国科学院考古研究所组织专门的唐城发掘队，开始了规模较大的发掘工作。经过四年多的辛勤劳动，遗址的概貌已经显露出来。从已经发掘的城市布局、宫殿、街道、坊里的遗迹，可以想见当时这座城市中千门万户、车水马龙的盛况。
2011年，考古人员在配合基本建设时发现了大面积的唐代陶窑群遗址，其中有两组陶窑保存完整，已在有关部门的协调下进行回填保护。
2010年底，陕西省考古研究院对西安未央区大白杨西村西区基建范围进行了1000平方米的考古发掘。
2010年底，陕西省考古研究院共清理陶窑22座，其中清理唐代陶窑17座和水井3座，以及一些不同时代的墓葬等遗迹。
2015年11月，陕西文物部门考古人员在唐代长安城东市遗址发掘中，发现450件唐代遗物及一批重要商业遗迹。 据介绍，此次发掘位置在东市遗址中部偏东处。目前，500平方米探方累计出土砖瓦、陶器、玉器、铜器、玻璃器、宝石戒面、开元通宝以及有“家酒店”字样的瓷壶底片等唐代遗物450件。现场发掘过程中，发现3条唐代道路遗迹、3条水沟遗迹，店肆后作坊遗迹1片、水井4口、窖井2口、渗井11口、灰坑12个、活土坑3处以及卧泥池、陶瓮坑各1处。
东西长9721米，南北宽8651.7米，周长36.7公里，是当时世界上较大的城市。城门有15个，东墙由北向南有通化门、春明门、延兴门，南墙由东向西为启夏门、明德门、安化门，西墙自北向南为开远门、金光门和延平门，北墙中段即宫城北墙，宫城以东有丹凤门，宫城以西有芳林门(隋称华林门)、景耀门和光化门，玄武门和安礼门与宫城共用。地面城墙遗址仅玄武门附近和安化门处各有一小段。地下墙基保存基本完好，宽9～10米，个别地方达20米。明德门是长安城的正南门，位于长安城的中轴线，朱雀大街的南端，规模宏大，是长安城大的门。门址东西长52.5米，南北进深16.5米，有5个门道，每个门道均宽6.5米。门道间的隔墙厚2.9米，门道两侧有排柱柱坑，每排15个，东西对称，各门道中部原都有门槛，用青石制成，现仅存留部分残件。东门道石门槛宽0.4米，厚0.26米，残长3.7米，门槛上有车辙的沟槽四条在正中门道。残留的西门槛较其他制作更为精致，上面雕刻有流畅的卷草花纹及浮雕卧兽，具有较高的艺术价值。外郭城内有南北向大街11条，东西向大街14条，街道十分宽阔，其中明德门内朱雀大街宽达150～155米。两侧有宽3.3米、深约2米的水沟。城内大街把郭城分为110坊，朱雀大街以东55坊为万年县，朱雀大街以西55坊为长安县。朱雀大街两侧4列坊面积最小，有东西门和一条横街。皇城东西两侧的6列坊最大，有东西南北四门和十字街将全坊划为4个街区，又有小巷将全坊分为16个小区。坊内是居民住宅、王公宅第和寺观，史籍记载佛寺100多处，道观30多座，波斯寺二，景教寺五 。著名的有慈恩寺大雁塔、荐福寺小雁塔。还有大兴善寺、青龙寺等。坊有坊墙，坊门早启晚闭，设专人防守。在皇城东南和西南的外郭城内设有东西两市，隋代将东市称都会市，西市称利人市，两市面积各占两坊之地。市内有两条东西和南北大街，构成"井"字形街道，市周围有夯土围墙，四面各开二门。市内9个区，每区四面临街店铺是长安手工业和商业的集中区域。
唐代外郭城墙西南角当时是否有类似明清城墙所筑的角楼？发掘结果显示这里没有筑角楼的迹象。考古队何岁利分析说，如果有角楼，城角的基址就应该宽于城墙基址，应形成一处较大的墩台基址，但发掘的城角转弯基址宽度与城墙基址均为5.5米，应不存在构筑角楼的基础。
是供皇帝、皇室居住和处理朝政的地方，包括太极宫、东宫和掖庭宫，南北长1492.1米，东西宽2820.3米，周长8.6公里，位于长安城北部中央。在今西安城内"西五台"有宫城南墙的遗迹，在自强西路北侧有一段北墙遗址。城墙均为夯土版筑，基部一般宽18米左右。宫城正南门为承天门(隋代称广阳门)，遗址在今莲湖公园内，东西残长41.7米，南北进深19米，有三个门道，门基铺砖或石板。宫城北面二门，"玄武门之变"就发生在宫城北面的玄武门。
又名"子城"，位于宫城之南，北与宫城以横街相隔。东西宽2820.3米，南北长1843.6米，周长9.2公里。皇城内是中央官署和太庙、社稷。朱雀门是皇城的正门，北与承天门遥相对应，南接朱雀大街，直达外郭城的正门明德门，是全城的中轴线。含光门是朱雀门西侧的一个门，其遗址保存比较完整，平面呈长方形，东西长37.4米，南北宽?19.6?米，门墩是以纯净的黄土版筑而成，包砌砖壁，包砖厚0.35米。门道两侧 各有排列整齐的青石柱础，东西对称，呈正方形，72～78厘米见方，柱础中间有一直径约10厘米、深10厘米的圆形榫眼，以立排柱，证明当年门楼是木结构的。含光门城墙断面上遗址清晰地保存着唐代、宋代、元代及明清各代修补的夯层，成为长安城中皇城变化的一个历史见证。唐代在长安还建有两座大的宫殿，大明宫位于城东北的龙首原上，因位于太极宫之东北，称"东内"，太极宫称"西内"。唐玄宗时期在春明门内建造的兴庆宫在太极宫的东南，故称"南内"。长安城有着完善的供水系统，除凿井外，还有永安、清明、龙首三渠分别引进氵高水与氵产水，流经城内，北入宫苑。后又修漕渠，引黄渠注入曲江池。长安城的建筑模式是中国古代都城建设的一个典范，对日本和亚洲其他国家及国内一些地方政权的都城建设也产生了一定影响。唐末天宝元年(904)，朱温挟唐昭宗迁都洛阳，命长安居民按籍迁居，毁长安宫署民居，使隋唐长安300年帝都成为废墟。
发掘勘测的结果证明：唐代长安城的周围有七十多里，比今天的西安旧城(即明清时代的西安城址)大五倍以上。全城分三部分，最外是外郭城，中间的北部是皇城，皇城北端正中是宫城— —皇帝居住的地方。在外郭城垣上有十二个城门。许多纵横的街道把全城除宫城和皇城以外的所有地区整齐地划分为一百零八个长方形的坊里。
隋唐长安城是中国古代城市规划设计的杰作，在中国城市规划史乃至世界城市规划史上占有十分重要的地位。隋唐长安城规划手法的探讨对于隋唐时期城市设计理论与方法的研究、隋唐长安城遗址的保护和当代西安城市规划都具有十分重要的意义。
