唐长安城的面积达83.1平方公里，按中轴对称布局，由外郭城、宫城和皇城组成。城内街道纵横交错，划分出110座里坊。此外还有东市、西市等大型工商业区和芙蓉园等人工园林。城市总体规划整齐，布局严整，堪称中国古代都城的典范。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。隋唐长安城总体上是中轴对称的格局，宇文凯设计时参考了西魏北齐邺城南都和北魏洛阳城的布局。城市建设过程中，还附会《易经》中“乾卦六爻”的说法，根据龙首塬分为六条岗地的特点，安排了功能不同的建筑。此外，在城市的边缘规划了园林区，既可美化环境，又可成为民众的游览场所，是中国古代城市史上的一大创举。唐长安城的形制是中国古代城市、尤其是都城建设的典范，历代有许多文人学士进行过考证和研究。盛唐时期韦述的《两京新记》、宋代宋敏求的《长安志》、程大昌的《雍录》、赵彦卫的《云麓漫钞》、元代李好文的《长安图志》、清代徐松的《唐两京城坊考》等著述，都对唐长安城进行过系统的研究和阐述。北宋的吕大防还曾将唐长安城的布局作图刻石，以期永垂后世。现此图虽仅存一部分，但仍有着很高的参考价值。唐长安城在当时也影响了邻近国家的都城建设。渤海国上京龙泉府就是效仿了长安的规划。日本国的平城京、平安京不仅形制和布局模仿长安，就连一些宫殿、城门、街道的名字也是袭用了长安城的相应名称。