西安，古稱長安，又曾稱西都、西京、大興城、京兆城、奉元城等。
先后有西周、秦、西漢、新、西晉（愍帝）、前趙、前秦、后秦、西魏、北周、隋、唐等12個王朝在這里建都達1100余年之久。
秦武公十一年（前687）在所滅湯杜國設杜縣，是中國最早設縣之一。
此外，秦代設藍田、芷陽（在今臨潼縣）、櫟陽（在今閻良區）、高陵、戶縣，均在統一全國實行郡縣制之前。
西漢初將秦內史地分為3郡，不久合為內史。
漢武帝時將左右內史地設立京兆尹、左馮翊、右扶風3郡，今市轄境大多在京兆尹。
漢代縣名有所改變，并增設長安、周至和新豐等縣。
漢代以后，京兆尹改為京兆郡。
北周時為加強京城的行政管理，劃長安城中線以東析設萬年縣，形成萬年（后改名咸寧）、長安兩縣東西分治長安城的局面，一直沿續到1913年。
唐代建都長安，改京兆郡為京兆府，行政長官稱京兆尹。
北宋以后至元初，沿唐制在此設京兆府，管轄各縣。
元代改為安西路，后又改奉元路。
明洪武二年（1369）廢奉元路設西安府，西安即由此而得名。
清代沿明制。
1928年設西安市，1930年撤銷。
1932年決定成立西京市，只設西京籌備委員會，始終未設市政府。
1944年復設西安市，1948年由省轄市改為中央（國民政府）行政院轄市。
1949年為陜甘寧邊區轄市，1950年為西北行政區轄市，1953年改為中央直轄市。
1954年改為陜西省轄市，為省會所在地。
1996年，面積9983平方千米，其中市區面積298.3平方千米。
人口648.2萬人，其中農業人口392.5萬人。
轄新城、碑林、蓮湖、灞橋、未央、雁塔、閻良7區和藍田、臨潼、戶縣、長安、周至、高陵6縣。
2000年第五次人口普查，西安市常住總人口7274832人，其中：新城區526718人、碑林區698755人、蓮湖區631224人、灞橋區494084人、未央區460416人、雁塔區795058人、閻良區235672人、臨潼區639581人、長安縣864269人、藍田縣560283人、周至縣597153人、戶縣549252人、高陵縣222367人。
2005年10月19日，民政部批準（民函[2005]285號）同意西安市碑林區政府駐地由書院門遷至南二環西段。
2006年4月27日，國務院（國函[2006]29號）同意將西安市政府駐地由西安市蓮湖區西華門大街遷至西安市未央區鳳城八路。
2010年第六次人口普查，西安市常住總人口8467838人，其中：新城區589739人，碑林區614710人，蓮湖區698513人，灞橋區595124人，未央區806811人，雁塔區1178529人，閻良區278604人，臨潼區655875人，長安區1083285人，藍田縣514026人，周至縣562768人，戶縣556377人，高陵縣333477人。
2012年末，西安市面積10106.2平方千米，戶籍人口7959769人，常住人口855.29萬人。
2013年末，西安市共有111個街道、67個鎮，762個社區、2987個行政村，市政府駐未央區。
2014年12月13日，國務院（國函[2014]158號）批復同意撤銷高陵縣，設立西安市高陵區，以原高陵縣的行政區域為高陵區的行政區域，高陵區人民政府駐鹿苑街道縣門街29號。
2016年11月24日，國務院（國函〔2016〕188號）批復同意撤銷戶縣，設立西安市鄠邑區，以原戶縣的行政區域為鄠邑區的行政區域，鄠邑區人民政府駐甘亭街道東街7號。
2020年第七次人口普查，1295.29萬人。