歷史變動
西漢
漢長安城從漢長安城的總體布局看，由橫門至西安門的南北大道為其中軸線，作為宮城的未央宮位居這條中軸線上。中軸線貫穿未央宮的北宮門和南宮門。出北宮門連線橫門大街，其東為“北闕甲第”和北宮，西為桂宮，再北的東市和西市分列橫門大街的東西兩側。出南宮門至西安門，出西安門，宗廟在其左，社稷居其右。所以，漢長安城是以未央宮為基準，由此而形成以 橫門至西安門 的南北大道作為中軸線。
隋唐
隋大興城，即唐代長安城，始建於隋代，唐代易名為長安城，是隋唐兩代的都城，由建築巨匠宇文愷負責規劃和營造。隋大興唐長安城平面呈東西長方形，分為外郭城、宮城和皇城，宮城和皇城位於外郭城北部的中央。宮城中部為太極宮，正殿太極殿位於宮殿區南部正中，與宮城南面正門承天門相對，構成了宮城的中軸線。皇城位於宮城之南，北與宮城相接，中隔橫街而無北牆，為中央衙署所在地。皇城南面正中的正門朱雀門，北對宮城的承天門，南為朱雀大街直通外郭城明德門，其中朱雀大街最寬達150-155米，為全城的中軸線。以朱雀大街為軸線，東西兩市分列皇城的東南和西南，東西相對。 隋大興城唐長安城南北中軸線全長8.65千 米，為中國古代都城之最。
唐長安明清
隨著政治中心的東移，歷史上的西安退出了巔峰。明洪武二年（公元1369年），明政府即改奉元路為西安府，現今西安城牆內的格局形成與該時期。該時期的西安府城布局成為之後西安南北中軸線的基準。
西安當代
從上世紀五十年代起，由明清西安城的南北大街出發，分別向南、北延伸，重修、新建形成了如今的西安南北中軸線。西安南北中軸線於2009年11月完成重新改造，該項目南起電視塔，北至北二環，道路全長13.6公里。其中，新建7.2公里，整修6.4公里。 西安南北中軸線所在經度大致為108°56′32.00″E， 中華人民共和國大地原點 所在經度為108°55′25.00″E，兩者相差僅1′多，也是一種歷史巧合。
分段介紹
西安南北中軸線從南向北各段分別為長安路（含南關正街）、南大街、北大街、北關正街、未央路。
長安路（含南關正街）
位於西安市南北中軸線南段，北起永寧門（或南稍門），南至航天大道 / 西部大道，長8.6公里或7.6公里（不含南關正街）。北以南二環、南以雁塔西路分為長安北路、長安中路、長安南路三段。始建於隋開皇二年（公元582年），隋唐時代為“安上門外大街”。唐末，朱溫破壞長安城，又經韓建縮小長安城，逐廢。建國後，隨城市發展分修各段，其中南門—南二環段1970年修建，當時道路寬度50米。南二環—緯二街段1956年修建，1965年改建，寬度為75米。緯二街—電視塔段1985年修建。 南門外廣場1995年改造。2014年9月6日，南門廣場完成新一輪改造。
南大街
南大街位於西安市南北中軸線中段，北起鐘樓，南至永寧門，長670 米。始建於隋開皇二年（公元582年），隋、唐、宋、元均稱為安上門大街。至明初，朱元璋御定西安府城門名稱，將安上門改為永寧門，將此街改為南大街，一直沿用至今。1956年重修，當時道路寬度10米，1983年改建拓寬至60米，2009年11月完成重新改造。
北大街
北大街位於西安市南北中軸線中段，北起安遠門，南至鐘樓，長1700米。始建於隋開皇二年（公元582年），隋唐時代，該街南段屬於安上門大街，其北段隱匿於太極宮中。明洪武年間，擴建西安府城城牆，在原來唐長安城皇城的基礎上向東、向北延伸了1/4，城區面積增加了1/3。城牆周圍有四門，西為安定門（今西門），東為長樂門（今東門），北為安遠門（今北門），南為永寧門（今南門），遂稱之北大街。1951年重修，當時道路寬14.5米，1998年拓寬為50—80米，2009年11月完成重新改造。
北關正街
位於西安市南北中軸線北段，北起北稍門，南至安遠門，故名北關正街，長1000米.。1953年修建，當時道路寬度12米，1979年拓寬至50米，1994年進行改建，2009年11月完成重新改造。
未央路
位於西安市南北中軸線北段，北起鳳城十二路接西安繞城高速公路呂小寨立交，南至北稍門，長8.0公里。得名於漢長安城宮苑——未央宮。1957年起開始修建，1992年改建。2009年11月未央路南段完成重新改造。
廣義的西安南北中軸線
廣義的西安南北中軸線北起渭河南岸，南至終南山關中環線，全長40公里。
長安大道2012年10月20日，長安大道建成通車，西安南北中軸線“龍脈”打通，使西安南北中軸線北至渭河、南達秦嶺真正得以實現。
