长安城平面呈长方形，东西长9721米，南北宽8652米，周长36.7公里。城墙宽12米左右，高5米多，全部用夯土版筑，城门处的墙段还砌有砖壁。目前城墙和其外侧的城壕已基本被毁，仅在北面的玄武门和南面的安华门附近留有部分残垣。

长安城（外郭城）开十二座城门。
南面正中为明德门，东西分别为启夏门和安化门；东面正中为春明门，南北分别为延兴门和通化门；西面正中为金光门，南北分别为延平门和开远门；北面的中段和东段分别与宫城北墙和大明宫南墙重合，西段中为景耀门，东西分别为芳林门和光化门。除正门明德门有五个门道外，其余各门均为三个门道。

据实测，明德门址东西广55.5米，南北长17.5米，每个门道宽5米。特别是明德们内的南北大街朱雀大街更是宽达150米至155米。其他的不通城门的大街宽度也普遍在35米至65米之间，而顺城街宽20米到25米。明德门原有台阁式门楼建筑，唐末被朱全忠焚毁。

宫城位于郭城北部正中，平面为长方形，东西长2820米，南北宽1492米，周长8.6公里。城四周有围墙，南面正中开承天门（隋称广阳门），东西分别是延喜门和安福门，北墙中部开玄武门。宫城分为三部分，正中为太极宫（隋称大兴宫），称作“大内”，东侧是东宫，为太子居所，西侧是掖庭宫，为后宫人员的住处。今天西安城内西五台和北城外自强西路北侧铁路中学内的土岗则是为数不多的大兴宫城遗址。

皇城亦为长方形，位于宫城以南，其东西与宫城等长，南北宽1843米，周长9.2公里。城北与宫城城墙之间有一条横街相隔，其余三面辟有五门：南面三门，中为朱雀门，两侧为安上门和含光门；东西面各一，分别为景风门和顺义门。南面正中的朱雀门是正门，向南经朱雀大街与外郭城的明德门相通，向北与宫城的承天门相对，构成了全城的南北中轴线。城内有东西向街道7条，南北向5条，道路之间分布着中央官署和太庙、社稷等祭祀建筑。

宫殿
唐长安城有三座主要的宫殿，分别是太极宫、大明宫和兴庆宫，称为“三大内”。
其中“大内”就是宫城中的太极宫。
大明宫位于太极宫东北方的龙首塬高地上，是一座相对独立的城堡，可俯瞰整座长安城，称为“东内”。
兴庆宫位于外郭城的东部，原是唐玄宗早年任临淄王时的藩邸，开元二年（714年）改名为兴庆宫，称为“南内”。

外郭
外郭城内有南北向大街8条，东西向大街14条。街道的两侧都设排水沟，并种植榆、槐等行道树。其中通往南三门和连接东西六门的六条大街是主干道，宽度大都在百米以上。最宽的朱雀大街达155米，是城市的南北中轴线，以之为分界，城东属于万年县，城西属于长安县。