漢長安城墻所以不規則，完全是受渭河、潏河、地形高低和未央、長樂宮位置的影響，並非有意把城修成“北鬥星”和“南鬥星”的形狀。北墻達6處曲折，與渭河的走向完全壹致。西墻1處曲折，受潏河和未央宮的制約，南墻作直角形曲折，除受兩宮位置影響外，主要是為了把高地圈進城內。漢長安城的形狀完全受到地理條件的制約，因地制宜是修建漢長安城的基本原則。
經過考古發掘，已經找到了漢長安城各個城門的具體位置，證明城墻每面各有三個城門，都城十二門的記載是不錯的。並對東墻的宣平門（東出北頭第壹門，亦稱東都門）、霸城門（東出南頭第壹門，亦稱青門），南墻的西安門（南出西頭第壹門，亦稱平門）和西墻的直城門（西出南頭第二門，亦稱龍樓門），進行了發掘，證實每個城門都有三個門道，每個門道各寬8米。由各個城門通向城內的街道，都以三條平行的街道組成。街道的寬度壹般為45米左右，中間的壹條寬約20米，兩側各寬約12米，以兩條平行的排水溝為分界線。像這樣寬暢的街道實際上只有八條，均為南北、東西向，十分端直，顯然同地形平坦有密切關系。由於霸城門、覆盎門、西安門、章城門距離宮廷太近，通向城內的街道不被列入大街之數。中間壹條寬約20米的大道被稱為“禦道”或“馳道”，是專供皇帝使用的，連皇太子也不敢橫絕。漢成帝為太子時，元帝曾急召入宮，住在桂宮（未央宮北）的成帝，出龍樓門後，由於不敢橫絕“馳道”，壹直向西到直城門，才橫過“馳道”，“還入作室門”進未央宮。由此證明西漢壹代對“馳道”的管理是十分嚴格的，連貴為皇太子也不敢行“馳道”。這些縱橫交錯的街道形成許多“丁字路口”和“十字路口”。最長的是安門大街5.5千米，宣平門大街3.8千米。最短的是洛城門大街850米。其余大街多長3千米左右。這些大街除以門相稱外，安門大街為章臺街，直城門大街為稿街，清明門大街為香室街，橫門大街為華陽街。由於各條大街縱橫交錯，把全城分為大小不等的區域，也就是壹般史書上所說的閭裏。
漢長安城內***有160個閭裏，“居室櫛比，門巷修直”。最著名的有宣明、建陽、昌陰、尚冠、修城、黃棘、北煥、南平、大昌、戚裏等，漢宣帝在民間時，曾住在尚冠裏。另外還有五裏、窮裏、南裏、宣裏、假陽裏、有利裏、梁陵裏、當利裏、孝裏、安陽裏等，也分別見於文獻或《居延漢簡》。陳直認為，文獻中的陵裏即梁陵裏之省稱，宣裏、棘裏也分別為宣明、黃棘裏之省稱。元始二年（公元2年），“又起五裏於長安城中，宅二百區以居貧民”。如果為五個裏，則每裏四十區左右。由於城的南半部基本上被宮殿所占有，壹般居民只能住在城的北半部或城門的附近，只有少數權貴才能在未央宮北闕附近居住，故有“北闕甲第”的稱謂。宣平門附近居住有不少權貴，被稱為“宣平之貴裏”。正是由於城的北半部為主要居民區，許多交易市場也就分布其間。
據說漢長安城有九市，各方二百六十步。九市主要夾橫橋大道設置，“六市在道西，三市在道東”，“致九州之人在突門（即橫門）”，“市樓皆重屋”，說明店鋪林立，生意興隆，具有中國古代城市人來人往、熙熙攘攘的基本特點。為了管理市場交易，“以察商賈貨財買賣貿易之事”，“當市樓有令署”。今見於記載的市名有柳市、東市、西市、直市、交門市、孝裏市，交道亭市和高市等八市。文獻中還有四市的名稱，顯然是指四個市而言。壹般認為漢長安九市指東、西、南、北市和柳市、直市、孝裏市、交門市和交道亭市。其中孝裏市在雍門之東，交道亭市在便橋之東，直市和交門市在渭橋之北，證明漢長安的市場主要分布在城的西北部和橫橋附近。這是因為通往西域的交通道路（即絲綢之路）被開辟以後，從西域來的商人首先從便橋或中渭橋（即橫橋）渡過渭河進入長安城的西北部，長安城的西北部既然成為商賈雲集的場所，商業發達就成為很自然的事情。另外，橫貫關中平原的東西大道也是從橫橋、便橋渡過渭河，橫橋、便橋附近交易市場眾多，商業發達，也正是交通便利所造成的必然結果。漢長安城市場繁榮，出現了許多百萬富翁，東市萬城，柳市（西城）萬章就是其中的代表。元始四年（公元4年）“又為方市阓門，周環列肆，商賈居之，都商亭在其外”，證明從漢代起，商人定居市場，開創了中國城市商業貿易的新局面。
宮殿建築是都城的核心，漢長安城的宮殿幾乎占了長安城的壹半地方。如果按照宮殿所在地區劃分，大致可以分為未央宮區、長樂宮區和建章宮區，它們都是壹個龐大的建築群體，不僅占地廣闊，而且高殿低宇，鱗次櫛比，各有特色。
未央宮位於城的西南部，壯麗輝煌無比。由於位置在西，又有“西宮”之稱。未央宮有43所臺殿，周匝22裏。實際上見於記載的大殿名稱有前殿、高門、猗蘭、承明、清涼、宣室、溫室、金華、玉堂、白虎、麒麟、椒房殿等50處，臺名尚不在其數。未央宮規模之大，殿宇之盛，確實達到了壹個新的高峰。它以前殿（位於今西安西北郊的西馬寨村北）為中心，向四面展開，使宮殿布局協調大方，整齊美觀。前殿居於全宮的最高處，其基址南北長約350米，東西寬約200米，北部最高處約15米，是利用龍首原上的山丘有意造成淩空之勢，以顯示皇權的至高無上。 1981年在未央宮前殿遺址北側大約200米處，發現了壹座大殿遺址，占地達40畝，清理了房屋基址和鋪地磚、臺階、水井等，以及其他遺物，曲廊回徑，建築物很多，據說可能是未央宮中皇後居住的椒房殿。組成未央宮建築群體的除宮殿外，還有許多臺、閣、闕、室等。收藏天下秘書的有天祿閣（今小劉寨村北）、石渠閣（今柯家寨西北）和麒麟閣；掌管圖籍秘書的禦史中丞住在蘭臺，皇帝和群臣登高了望於柏梁臺，滄池中還有漸臺；專為宮廷制作美麗絲織品的有織室，暴曬織染物的有暴室，收藏冰塊的有淩室等。據勘探，全宮為壹規整的方形，四面有圍墻，周長近9千米，合漢代21裏，面積約5平方千米，占長安城總面積的七分之壹。未央宮是漢初宮殿建築的典型代表，規模宏大，歷時長久，對當時和後世的宮殿建築有著深遠的影響。
長樂宮位於漢長安城的東南部，今西安市西北郊的閣老門村就是它的所在地。它是在秦興樂宮的基礎上修葺而成的，由於位置在東，故有“東宮”之稱。漢初劉邦曾在此“視朝”，後來即為皇太後居住的處所。興樂、長樂都是取其吉利的名稱命名。長樂宮周回20余裏，有大殿14座。實際上見於記載的殿名有前殿、宣德、高明、通光、長秋、永壽、永寧、溫室、椒房等17座。探測結果證明，長樂宮的形狀為不規則的長方形，周長10千米，合漢代20多裏，面積約6平方千米，占長安城總面積的六分之壹。
建章宮是漢武帝時修成的，位於長安城西建章鄉，宮以鄉名。據說由於未央宮柏梁臺發生火災，復起大屋以厭勝之，“於是作建章宮，度為千門萬戶”。建章宮所以建在城外，是因為未央宮“營造日廣”，城中實在無地可容的緣故。所以擺在城西，則是由城郊的地形特點和供水狀況所決定的。建章宮周回20余裏，規模宏大，並有跨越城垣的飛閣與未央宮相連。它由駘蕩、馺娑、枍詣、天梁、奇寶、鼓簧等宮，玉堂、神明堂、疏圃、鳴鑾、奇華、銅柱、函德等26殿，太液池、唐中池，鳳闕、神明臺等高大建築物所組成。除宮殿建築外，前殿西北有太液池，南有玉堂、璧門、大鳥之屬，西有商中（商庭也）、虎圈，東有鳳闕等，與殿堂交相輝映，十分壯觀。太液池周回10頃，碧波蕩漾，並起“蓬萊、方丈、瀛洲、壺梁，象海中神山龜魚之屬”，是皇帝遊樂的勝地。池西北還有高達50丈的神明臺、井幹樓，是皇帝祭祀神仙的地方。
漢長安城的宮殿建築，除上述三大宮外，還有北宮、桂宮和明光宮（城東北隅）等，皆金鋪玉戶，壯麗無比。這些宮殿所以主要占據城的南半部，是因為漢長安城南倚龍首原，南部地勢較高的緣故。
漢長安城的平面布局符合《周禮·考工記》的基本原則，即南部為宮殿區，北部為市場、居民、手工業區，十分整齊。應該說，它第壹次完整地體出了《周禮》規定的城市布局原則，開創了中國都城總體布局的新規制，為後來都城的規劃設計樹立了樣板。這就是充分利用地理上的優勢，規劃出功能不同的區域，使各種地形特點都能發揮作用。尤其是廣開水源，開鑿完備的供水渠網，為中國都城的供水打開了新的局面。
漢長安城是中國歷史上城址保存最完整的大城市，探討它的布局特點，對解剖中國城市平面布局的規律能提供壹把金鑰匙。