太极宫兴建于隋代，当时称为大兴宫。唐初的两位皇帝主要居住在太极宫。大明宫原是一座避署用的宫殿，唐高宗中年因患风痹病害怕潮湿，便移住到凉爽干燥的大明宫内，扩建后的大明宫从此成为唐帝王的主要居处。兴庆宫的前身是唐玄宗即位以前的邸宅，唐玄宗即位后，将此地扩建，形成又一个宫殿区。兴庆宫的规模不及太极宫、大明宫，但装修极为华丽。玄宗时成为皇帝听政与生活的中心。
安史之乱中，兴庆宫遭到严重破坏。唐代后朝皇帝一般不居住在这里。
太极宫兴建最早，被认定为正式的宫城。太极宫的正门为承天门，太极宫的前殿为太极殿。每逢元旦、冬至、大赦天下等重大节庆日及外国使臣来会，皇帝便登承天门主持盛典，其间设宴奏乐。太极殿是皇帝朝见群臣、处理政务的地方。
太极殿北门叫玄武门。玄武代表北方，按星象来说，玄武是由北方七个星宿组成的星象。在神话中，玄神是北方之神，是一种龟蛇合体的水神。唐代具有重大历史意义的李世民夺嫡事件——玄武门事变，就发生在这里。
在唐代，皇宫的内外朝有了明确的区分。太极殿以北、包括两仪殿在内的数十座宫殿构成内朝，是皇帝、太子、后妃们生活的地方。内朝又分为东西两路，东路称为东宫，是太子居住和读书的地方。西路为掖庭宫，是皇帝与后妃们的居住处所。两仪殿是内朝的主殿，居中轴线上，皇帝日常听政也常在这里进行，唐中叶以后，多在这里举办帝、后的丧事。两仪殿之北的甘露殿、神龙殿，是唐中期皇帝常住的宫殿。唐代皇帝的寝殿都叫做长生殿，取其吉祥意义。《长恨歌》中“七月七日长生殿”，是皇帝在华清宫的寝殿。
太极宫内有三泓水池，即东海池、北海池、南海池，为帝王、后妃们泛舟之所。据史书上说，玄武门事件发生时，唐高祖李渊正在池中泛舟。可见唐太极宫的规模很大，在宫北部的海池内，竟然听不到玄武门的动静。
大明宫在太极宫之东，所以又叫东内。大明宫原是太极宫后苑，靠近龙首山，较太极宫地势为高。龙首山在渭水之滨折向东，山头高二十丈，山尾部高六、七十丈。汉代未央宫踞龙首山折东高处，故未央宫高于长安城。唐大明宫又在未央宫之东，地基更高。
大明宫扩建后比太极宫规制更大，又依山而建，雄伟壮丽。大明宫的正殿含元殿，座落在三米高的台基上，整个殿高于平地四丈。远远望去，含元殿背倚蓝天，高大雄浑，慑人心魄。皇帝在含元殿听政，可俯视脚下的长安城。殿前有三条“龙尾道”，是地面升入大殿的阶梯。龙尾道分为三层，两旁有青石扶栏，上层扶栏镂刻螭头图案，中下层扶栏镂刻莲花图案，这两个水的象征物是用来祛火的。
含元殿前有翔鸾、栖凤二阁，阁前有钟楼、鼓楼。每当朝会之时，上朝的百官在监察御史的监审下，立于钟鼓楼下等候进入朝堂。朝会进行之际，监察御史和谏议大夫立于龙尾道上层扶栏两侧。
大明宫与其地基龙首山似乎构成一幅龙图，龙首山为头，含元殿座镇尾腹，驾驭著巨龙，殿前的龙尾道，阶梯麟麟，形似龙尾。
含元殿后的宣政殿，是皇帝日常朝见群臣、听政的地方。宣政殿东西两廊有门，东为日华门，西为月华门，门外是政府办公机关和史馆、书院。含元殿之后的紫宸殿，是皇帝的便殿。皇帝可以在便殿接见重要或亲近的臣属，办理政务。在便殿办公可以免去在宣政殿办公的很多礼节。紫宸殿之后，为大片散落的宫殿群，皇帝可以随意游玩、居住。
大明宫中规模最大的宫殿是麟德殿，它由前、中、后三座殿宇组成，当时又称为“三殿”，面积相当于北京故宫太和殿的三倍。宫中盛大的宴会，多在麟德殿举行。
大明宫内，中轴绕北部为太液池的所在。唐太液池与汉太液池同名，但一个在宫内，一个在城外。唐太液池供帝后荡舟、赏月。池中有凉亭，池的周围建有回廊、殿宇，皇帝也经常在太液池大宴群臣。
唐朝三座宫城之外，又有三座大型苑囿，分别为西内苑、东内苑、禁苑。
西内苑在太极宫之北，苑内有宫殿若干，其中弘义官