Nhà Đường vẫn sử dụng Đại Hưng thành ở Trường An từ thời Tùy, không ngừng xây dựng thêm. Vào tháng 3 và tháng 11 năm Vĩnh Huy thứ 5 đời Đường Cao Tông (654), công bộ thượng thư Diêm Lập Đức (閻立德) đã cho người trùng tu thành ngoại quách. Theo hệ thống đo lường ngày nay, thành ngoại quách của Trường An đời Đường kéo dài 9.500 mét từ đông sang tây, 8.470 mét từ bắc xuống nam, chu vi 35,5 km. Thành nội bao gồm cung thành, hoàng thành và khu cư trú của thị dân. Cung thành nằm ở phía bắc của chính giữa toàn thành, đầu thời Đường chỉ có một Thái Cực cung (Đại Hưng cung của Tùy trước đây), là nơi Đường Cao Tổ Lý Uyên và Đường Thái Tông Lý Thế Dân cư trú trên 30 năm. Năm Trinh Quán thứ 8 (634), trên Long Thủ Nguyên thuộc Cấm Uyển ở góc đông bắc Cung thành, Đường Thái Tông đã cho xây dựng Vĩnh An cung, nhường cho Thái thượng hoàng (Lý Uyên) cư trú, năm sau đổi tên thành Đại Minh cung. Năm Long Sóc thứ 2 (662) thời Đường Cao Tông, triều đình bắt đầu mở rộng thêm Đại Minh cung, năm sau, Đường Cao Tông chuyển từ Thái Cực cung đến Đại Minh cung cư trú và xử lý chính sự. Kể từ đó, các hoàng đế nhà Đường trú tại Đại Minh cung. Năm Khai Nguyên thứ 2 (714) thời Đường Huyền Tông, vị hoàng đế này đã đổi nơi cư trú trước đây của ông thành Hưng Khánh cung, tiến hành vài lần mở rộng. Hoàng thành nằm ở mặt nam của Cung thành, chiều đông-tây tương đương với Cung thành, phía bắc có Thừa Thiên môn với Cung thành, phía nam có Minh Đức môn với thành ngoại quách.