隋唐洛陽城的外郭城，現已探明南寬北窄，平面略近方形。南城牆長約7290米、東城牆約7312米、北城牆約6138米、西城牆約6776米，周長約27．5公里；除西城垣沒設城門外，東、南、北三面共開8門。東牆自南向北為永通門、建春門（隋曰建陽門）、上東門，南牆自西向東為厚載門、定鼎門（隋曰建國門）、長夏門，北牆自東向西為安喜門、徽安門。其中定鼎門是隋唐洛陽城的正南門，遺址位於今洛龍區趙村西，門址寬28米。考古工作者在這裡發現有唐代城門兩側的夯土墩台、三個門道、門道間的夯土隔牆、西闕和石砌水道等，定鼎大街是主幹大道。城內街道縱橫交錯，形成棋盤式的里坊布局。在洛河南已找到55坊、洛河北發現9坊，大部分里坊面積一致，約0．5平方公里。1992年10月，文物考古工作者對位於今洛陽市南郊獅子橋村附近的白居易故居履道坊進行了發掘；2003年秋，又對茹凹村附近的溫柔坊進行了全面考古發掘，此舉對研究隋唐時期的里坊制度、里坊網結構和布局提供了難得的資料。
皇城位於外郭城的西北隅、宮城之南，正南門曰端門。著名的上陽宮位於皇城西南角，在今洛陽市支建街一帶。在該遺址內發現的廊房夯土基址，位於水池南岸中部，自東向西延伸至水池西岸，中間以水榭與北岸廊房相連。
宮城在皇城北部，整個城址近方形。宮城城門探明五座，其中包括宮城正門應天門和北門玄武門。應天門，隋稱則天門、紫微宮門，唐稱應天門、神龍門、五鳳樓。該遺址位於今周公廟和洛陽日報社之間，定鼎南路從門址中間穿過。經考古發掘，這是一組由門樓、垛樓、闕樓組成，其間以廊廡相連的大型建築群。
從應天門至玄武門的連線，為宮城的中軸線，在其附近已發現六座大型夯土基址，其中二號台基為武則天時期所建明堂遺址，位於今中州路與定鼎路相交的東北角。考古工作者在此清理出明堂台體和巨型柱坑，台體平面呈8邊形，巨型坑底部有巨型礎石，由四塊長方形巨石拼成。在定鼎北路和唐宮路交界處發現的圓形建築基址，是在圓形夯土台基上建立起來的，台基中間有一石砌圓形坑，直徑為14．18米。還相繼發現了徽猷殿、九州池等重要遺蹟。
東城位於皇城、宮城以東，其東牆宣仁門位於今老城西大街，已經發掘，為一門三道。含嘉倉城為隋唐兩代國家大型糧倉，位於隋唐洛陽城東城以北，總面積約四十三萬平方米。在含嘉倉城的東北部和南半部，已探明糧窖二百八十七座，東西成排，南北成行。西北部為生活管理區，東南部為漕運碼頭。按其排列情況，整個倉城內應有四百餘個倉窖。
隋唐洛陽城的宮城、皇城偏居全城西北隅，使得都城中軸線西移。隋唐時期凡設定宮殿的城市，除長安外，大多沿用洛陽建宮城於西北之制，如太原、揚州、成都古城等。隋唐洛陽城的總體規劃設計還為相鄰的日本等國所效仿。
