Cuối thời Đông Hán, sau Khởi nghĩa Khăn Vàng, các quân phiệt Trung Nguyên cát cứ giao chiến và kình địch với nhau. Đầu tiên, Đổng Trác tiến vào Lạc Dương, sau phế Hán Thiếu Đế và lập Hán Hiến Đế lên ngôi, lại thiên đô về Trường An. Đến năm 196, Tào Tháo đem Hán Hiến Đế đến địa bàn của mình là Hứa Xương, kiến đô Hứa Đô ở đây. Bốn năm sau, Tào Tháo đã đánh bại quân phiệt Viên Thiệu trong trận Quan Độ ở đông bắc huyện Trung Mưu của Hà Nam hiện nay, thống nhất Hoa Bắc. Năm 220, Hán Hiến Đế thiện nhượng cho con trai của Tào Tháo là Tào Phi. Tào Phi kiến lập đô thành tại Lạc Dương, hiệu là Ngụy Văn Đế. Tào Ngụy sau đó thiên đô đến Lạc Dương, Tào Ngụy ở Trung Nguyên cùng với Ngô ở Giang Nam và Thục Hán ở tây nam mở ra thời kỳ Tam Quốc trong lịch sử Trung Quốc. Đến thời Ngụy Nguyên Đế, đại phu Tư Mã Chiêu nắm thực quyền đã đoạt lấy hoàng vị, lập nên nhà Tấn. Trong thời gian đó, Lạc Dương trở thành một trong các thành phố lớn và thịnh vượng nhất thế giới đương thời, mặc dù nhiều lần bị tổn hại do chiến loạn.