長安城規模宏偉，布局嚴謹，結構對稱，排列整齊。外城四面各有三個城門，貫通十二座城門的六條大街是全城的交通幹道。而縱貫南北的朱雀大街則是壹條標準的中軸線，它銜接宮城的承天門、皇城的朱雀門和外城的明德門，把長安城分成了東西對稱的兩部分，東部是萬年縣，西部是長安縣，東、西兩部各有壹個商業區，稱為東市和西市。城內南北11條大街，東西14條大街，把居民住宅區劃分成了整整齊齊的110坊，其形狀近似壹個圍棋盤。
唐長安城由外郭城、宮城、皇城3部分構成，總面積84多平方公裏。外郭城平面長方形，東西長9721米，南北寬8651.7米，周長36.7公裏。每面有3座城門，南面正門明德門和丹鳳門為5個門道外，是都城的最高等級。宮城位於廓城北部中央，平面長方形、南北1492米，東西2820米。中部為太極宮（隋大興宮），正殿為太極殿（隋大興殿）。東為皇太子東宮，西為宮人所居的掖庭宮。皇城接宮城之南，有東西街7條，南北街5條，左宗廟，右社稷，並設有中央衙署及附屬機構。後來，唐太宗（李世民）到唐高宗時期修建大明宮，唐玄宗（李隆基）又把自己當臨淄王時的王府改擴建成了興慶宮，三座宮殿合稱“三內”。東城西城分別有東市和西市兩座市場，集中了長安城的主要商業。城內有四條溝渠提供生活和環境用水。城東南角有壹座人工園林——芙蓉園，園中有曲江池。
長安城（外郭城）開十二座城門，南面正中為明德門，東西分別為啟夏門和安化門；東面正中為春明門，南北分別為延興門和通化門；西面正中為金光門，南北分別為延平門和開遠門；北面的中段和東段分別與宮城北墻和大明宮南墻重合，西段中為景耀門，東西分別為芳林門和光化門。除正門明德門有五個門道外，其余各門均為三個門道。據實測，明德門址東西廣55.5米，南北長17.5米，每個門道寬5米。特別是明德們內的南北大街朱雀大街更是寬達150米至155米。其他的不通城門的大街寬度也普遍在35米至65米之間，而順城街寬20米到25米。明德門原有臺閣式門樓建築。宮城位於郭城北部正中，平面為長方形，東西長2820米，南北寬1492米，周長8.6公裏。城四周有圍墻，南面正中開承天門（隋稱廣陽門），東西分別是延喜門和安福門，北墻中部開玄武門。宮城分為三部分，正中為太極宮（隋稱大興宮），稱作“大內”，東側是東宮，為太子居所，西側是掖庭宮，為後宮人員的住處。今天西安城內西五臺和北城外自強西路北側鐵路中學內的土崗則是為數不多的大興宮城遺址。
皇城亦為長方形，位於宮城以南，其東西與宮城等長，南北寬1843米，周長9.2公裏。城北與宮城城墻之間有壹條橫街相隔，其余三面辟有五門：南面三門，中為朱雀門，兩側為安上門和含光門；東西面各壹，分別為景風門和順義門。南面正中的朱雀門是正門，向南經朱雀大街與外郭城的明德門相通，向北與宮城的承天門相對，構成了全城的南北中軸線。城內有東西向街道7條，南北向5條，道路之間分布著中央官署和太廟、社稷等祭祀建築。從城市的平面布局來看，規劃者嚴格講求左右對稱。全城以宮城的承天門、皇城的朱雀門和外郭城的明德門之間的連線，也即承天門大街（亦名天街）和朱雀大街為南北向中軸線，以此為中心向左右展開。為突出北部中央宮城的地位，以承天門、太極殿、兩儀殿、甘露殿、延嘉殿和玄武門等壹組組高大雄偉的建築物壓在中軸線的北端，以其雄偉的氣勢來展現皇權的威嚴。之後，隨著不斷增添新殿，才使這種格局有所變化。
唐長安城是世界歷史上第壹個達到百萬人口的大城市。唐長安的人口中，除居民、皇族、達官貴人、兵士、奴仆雜役、佛道僧尼、少數民族外，外國的商人、使者、留學生、留學僧等總數不下3萬人。當時來長安與唐通使的國家、地區多達300個。唐的科技文化、政治制度、飲食風尚等從長安傳播至世界各地。另外，西方文化通過唐長安城消化再創造後又輾轉傳至周邊的日本、朝鮮、緬甸等國家和地區。唐長安成為世界西方和東方商業、文化交流的匯集地，是當時世界上最大的國際大都會。
唐長安城的形制是中國古代城市、尤其是都城建設的典範，在當時也影響了鄰近國家的都城建設。
唐代長安平面圖