漢長安城的呈不規整的方形。因為長安城的城牆是在長樂宮和未央宮建成之後才開始興建，因此為了遷就二宮和河流的位置，形成南牆曲折如南斗六星，北牆曲折如北斗七星的形狀，所以才有“斗城”之稱。

陽成延是當時漢長安城的設計者，他在設計的時候在考慮地形因素的同時又以“法天”為依據，模仿天下星斗的形狀，對長安城的建築進行建設，為此，後人也稱此為“斗城”。

公元前200年，漢長安城內最早的建築——長樂宮修建完成，公元前138年建上林苑，公元前129年穿漕渠，公元前120年開昆明池，公元前104年修建章宮，公元前101年建明光宮和桂宮，此時漢長安城才真正完成了它的“頂級配置”，其面積約36平方公里，僅城牆周長就達25公里。規模遠超同時期的羅馬城、拜占庭城和巴格達城，是當時世界上最大的都城。

這座滿載著西漢王朝強盛輝煌的都城被多個朝代所沿用，西漢之後，又有新莽、東漢（獻帝）、西晉（愍帝）、前趙、前秦、後秦、西魏、北周、隋等共10個王朝在此建都，實際使用近800年，是中國歷史上建都朝代最多、歷時最長的都城。