西安是国务院公布的首批国家历史文化名城，有周、秦、汉、隋、唐等在内的13个朝代在此建都，是世界四大古都之一，中国古都学会认定的中国建都朝代最多、帝都历史最长的古都。曾经作为中国首都和政治、经济、文化中心长达1100多年。

远古时代，“蓝田猿人”就在这里繁衍生息；新石器“半坡先民”在此建立部落，半坡人的经济生活中，农业生产占有很重要的地位，他们焚毁树木，开垦农田，种植粟等旱地作物。当时人们从事生产活动所使用的工具是石头、兽骨、鹿角和陶片等制造的。除粮食生产外，半坡人也已开始种植蔬菜。家畜饲养业在当时已出现了，当时养的牲畜有猪和狗两种，以猪为主。打猎、捕鱼也是当时一项重要的生产活动。

1957年在考古发掘的基础上，就地建成了西安半坡博物馆，于1958年4月建成并正式对外开放，是中国第一座新石器时代遗址博物馆，也是新中国第一座史前聚落遗址博物馆。博物馆面积约3000平方米，有半地穴式的房屋、窖穴、圈栏及起防护和泄洪作用的大围沟等遗迹，比较完整的保留的半坡原始社会村落的原貌。

西安，在西周时称为“丰镐”。“丰镐”，是周文王和周武王分别修建的丰京和镐京的合称。西周伯姬昌（周文王）在今西安城西南营建丰京，将臣民从岐山周原迁于此。又命子姬发（周武王）在沣水东岸营建镐京。后者为政治中心，前者为宗教、文化中心，合称“宗周”，为西安建城之始。武王灭商建立周王朝后，以丰镐为都，为西安作为都城之始。

公元前202年，刘邦在长安（今西安城西北郊汉城）建立西汉王朝。刘邦定都关中，取当地长安乡之含意，立名“长安”，意即“长治久安”。 

隋开皇二年（582年），隋文帝颁令在汉长安城东南的今西安城址营建新都大兴城。隋开国之初，都城仍在长安旧城，因久经战乱，残破不堪。因此，隋文帝放弃龙首原以北的故长安城，于龙首原以南汉长安城东南选择新址，建造新城大兴城。

唐朝定都长安后，改隋大兴城为长安城，并进行了增修和扩建。贞观八年（634年），在原外郭城东北龙首原上营建大明宫。之后又不断修建城墙、城楼、兴庆宫等建筑。宫城完全与今西安市重合，皇宫与今西安市明城墙重合。唐代帝王陵，如昭陵、乾陵等则大部分在今咸阳市境内。而在唐代，唐十八陵全部在京兆府的辖县内，乾陵是京兆府奉天县。

自隋文帝开皇二年（582年）开始，至唐高宗永徽五年（654年）基本就绪，历时72年。城市面积84.1平方公里，布局规划整齐，东西严格对称，分宫城、皇城和外廓城三大部分。长安城市结构布局充分体现了封建社会巅峰时期的宏大气魄，在中国建筑史、城市史上具有划时代影响。

元初，长安城的范围依然沿用五代初期唐长安城被毁后节度使韩建所重建的“新城”，并使用京兆府的名称。至元九年（1272年），元世祖封其三子忙哥为安西王，镇守其地，建安西王府。至元十六年（1279年）遂该京兆府为安西路。后来由于发生安西王叛乱，安西国被撤。皇庆元年（1312年），又改安西路为奉元路。据李好文在《长安志图》中所绘《奉元城图》，四面仅各一门，南门偏东，北门偏西，东西两门也不对称，城内建筑也无对称格局。市场集中在城内西北隅，有马市、羊市和秦川驿等。东北隅有太子府（明秦王府）、城隍庙、察院等。马可波罗于至元十二年（1275年）游历于此，写到：“城甚壮丽，为京兆国之都会…此城工商繁盛，产丝多，居人以制种种金锦丝绢……凡人生必需之物，城中皆有，价值甚贱。”

明代形成了西安的格局，西安的名称也源于明代。明洪武二年（1369年）三月，大将军徐达进兵奉元路，改奉元路为西安府。

清代西安城内设置依旧，但在城东北修建一座满族驻防城，在城东南修建了汉军驻防城，以及增加了钟楼西南的总督布院署等。庚子之变时，慈禧和光绪西逃驻跸西安长达一年时间。

1911年10月22日，在辛亥革命爆发后西安也爆发了武装起义，占到总城面积约四分之一的满城被起义军攻陷并焚毁，成为西安城内的一处死角。

民国16年（1927年）11月25日，陕西省政府议决设立西安市。民国19年（1930年）11月8日，陕西省政府撤销西安市建制，辖区复归长安县。 

民国21年( 1932年) 3月5日，国民政府明令宣布定西安为陪都，建立国民政府西京筹备委员会。但西京市政府始终未成立，后西京筹备委员会撤销。 

抗战时期河南等地失守，大批难民沿陇海路涌入西安，主要集中在火车站和尚仁路（今解放路）一带。尚仁路迅速发展成为新的商业区，西安城内的商业重心也开始集中到了城市的东部。

在中共长征之后，陕北地区成了苏区，西安成为国民党的重要前线，民国25年( 1936年) 12月12日在此发生了西安事变。 

民国33年（1944年）9月1日，西安市政府正式成立，为陕西省辖市。民国36年( 1947年) 8月1日，西安市升格为国民政府行政院直辖市，为全国12个院辖市之一。1949年5月20日，西安解放，属陕甘宁边区辖市。1950年改由西北军政委员会领导，1953年1月27日西北军政委员会改为西北行政委员会管辖，西安市属西北行政委员会。1953年3月12日，改为中央直辖市，为全国12个中央直辖市之一；1954年6月19日改为省辖市。