元23年10月，长安城被绿林军攻陷，王莽被杀，公元25年被赤眉军再次攻陷，长安宫室从此荒废于战火。东汉定都洛阳，以长安为为西京。东汉末年，洛阳被董卓纵火烧毁后，汉献帝曾一度迁回长安城居住，曹操迎献帝于许昌后，长安成为留都，后成为曹魏与蜀汉的军事前线。诸葛亮北伐一直希望夺得长安，但长安一直由曹魏控制。西晋末年、前赵、前秦、后秦、西魏、北周等政权亦将首都设于长安城。十六国政权前赵、前秦、后秦在原长安城的东北部还建设了新宫，位置在今楼阁台一带。考古工作在宣平门北发现了东西两宫遗迹，每边长约1000米。而“讲武