三國(guó)曹魏文帝黃初元年（220）改京兆尹為京兆郡。黃初二年（221）封皇子禮為秦公，以京兆郡為秦國(guó)，黃初三年又改名為京兆國(guó)。魏明帝青龍三年（235）封皇子洵為秦王，改京兆國(guó)為秦國(guó)。齊王（曹芳）正始五年（244）改為京兆郡，今西安市屬５縣，除周至、戶縣外，均在轄區(qū)內(nèi)。西晉時(shí)仍置京兆郡于長(zhǎng)安，轄區(qū)較三國(guó)魏時(shí)縮小。

十六國(guó)南北朝時(shí)期前趙、前秦和后秦、西魏、北周相繼建都長(zhǎng)安（后秦稱常安），均在此設(shè)置京兆郡（或尹）。隋唐兩代均都長(zhǎng)安，另建新城。隋稱大興城。唐高宗永徽四年（653）改名長(zhǎng)安城。在長(zhǎng)安城周圍的京畿地區(qū)，隋唐均設(shè)京兆尹（郡、府）或雍州，作為郡級(jí)建制以統(tǒng)長(zhǎng)安、大興（唐改為萬年）等20余縣。唐以后，長(zhǎng)安城不復(fù)為都，發(fā)展受到一定影響，但仍不失為一個(gè)重要的地方性都會(huì)。

天元年（904），韓建為佑國(guó)軍節(jié)度使鎮(zhèn)守長(zhǎng)安，廢宮城和外郭城，重修子城（皇城），南閉朱雀門，又閉延禧門、安福門，北開玄武門，是為五代、宋、元時(shí)的長(zhǎng)安城。后梁開平元年（907），改京兆府為雍州，后又改為大安府。后唐同光元年復(fù)為京兆府。后晉、后漢、后周一直沿用，轄有長(zhǎng)安、萬年等10余縣。北宋時(shí)的長(zhǎng)安城，人口減少，已失往日風(fēng)采。