规模最大、保存最好的一座。
前1046年，西周代殷后，周武王决定迁都洛邑，称洛邑为“中国”，并决定“宅兹中国”，这是“中国”一词已知的最早出处[145-146]。他将象征王权的九鼎迁至洛邑[119][138]，并命周公在洛水北岸修建王城和成周城[139]。随后周成王正式迁都洛邑作为天下中心[119]，史称“成王迁洛”。大约到第五代的周穆王时，洛阳仍是西周都城。
周平王元年（前770年），周平王东迁洛邑，是为东周。
秦庄襄王元年（前249年），秦在洛阳置三川郡，郡治成周城。
汉王元年（前206年），项羽封申阳为河南王，居洛阳。
汉高祖五年（前202年），刘邦建汉，初定都洛阳，后迁长安。随后刘邦又多次回到洛阳，在洛阳杀彭越、释栾布、出兵击败英布。汉帝国在洛阳设立中央武库和中央粮仓敖仓[156]。改三川郡为河南郡，治洛阳。辖洛阳、河南（汉置，治王城）、偃师、缑氏、平（偃师西北）、平阴（孟津东北）、新成（伊川西南）、榖成（新安东）及巩、荥阳、新郑、中牟、开封等22县。
汉武帝称洛阳为“汉国之大都”[156]，置十三州部刺史，河南郡属司隶。汉元帝时期，翼奉上书奏请汉元帝迁都洛阳。[156]汉平帝元始二年（公元2年），洛阳人口33.262万，比长安多8.6万，是西汉最大的工商业城市。以洛阳为郡治的河南郡是西汉领县最多、人口最多的郡，被称为“西汉首郡”。[156]
西汉末年，王莽篡政，改洛阳为宜阳，以洛阳为新室东都，常安(长安)为新室西都，随后下诏迁都洛阳。然因改革失当，绿林赤眉起义爆发，迁都未竟。[153]
玄汉更始元年（23年），新莽覆灭，更始帝刘玄迁都洛阳。[153]
东汉建武元年（25年），光武帝刘秀定都洛阳，改洛阳为雒阳，称为“东京”[155]。建武十五年（39年），更河南郡为河南尹。
汉明帝时，对洛阳城进行了大规模营建，重修了北宫，增加了城市园林，奠定了洛阳城的基本格局。同时在城西修建了中国第一座官办佛教寺院白马寺。[168]
汉和帝永元六年（94年），西域“五十余国悉纳质内属”，洛阳汉廷的影响力臻于极盛，史称“条支(今伊拉克)、安息(今伊朗高原)诸国至于海濒四万里外，皆