大明宮位於隋朝皇宮大興宮(唐稱太極宮)之東北，始建於唐貞觀八年(公元634年)，原名永安宮，唐太宗建造初衷是爲給太上皇李淵居住，以盡孝道。但大明宮未建成，李淵就離開了人世，大明宮的修建於是停止。龍朔二年(公元662年)，唐高宗擴建，次年遷入大明宮執政。大明宮成爲了大唐帝國新的政治中心。
大明宮是唐長安城規模最大的一處宮殿區，選址在唐長安城宮城東北側的龍首原上，利用天然地勢修築宮殿，形成一座相對獨立的城堡。宮城的南部呈長方形，北部呈南寬北窄的梯形。周長7628米，面積約3.2平方公里，爲北京紫禁城的四倍，相當於三個凡爾賽宮，十二個克里姆林宮，十三個盧浮宮，十五個白金漢宮，五百個足球場。平面形制是一南寬北窄的楔形，西牆長2256米，北牆長1135米，南牆爲郭城北牆東部的一段，長1674米，東牆的北部偏西12度多，由東牆東北角起向南(偏東)1260米，轉向正東，再304米，又折向正南長1050米，與宮城南牆相接。宮牆牆面與太極宮一樣爲夯土板築，只有各城門兩側及轉角處內外表面砌有磚面。城基的寬度，據考古實測，除南面牆基用郭城北牆寬約9 米左右外，其他三面牆基均寬13.5米，深1.1米。城牆築在城基中間，兩邊比城基各窄進1.5米左右，底部寬10.5米，構築十分堅固。此外，在宮城北部之外，東、西、北三面都構築有平行於宮城牆的夾城，亦爲板築土牆。北面夾城最寬，距宮城牆寬160米。東西兩面夾城距宮城牆寬均爲55米。夾城的修築，在宮城的後部，配合宮城城牆共同構成嚴密的防衛體系結構。
宮城共有九座城門，南面正中爲大明宮的正門丹鳳門，東西分別爲望仙門和建福門;北面正中爲玄武門，東西分別爲銀漢門和青霄門;東面爲左銀臺門;西面南北分別爲右銀臺門和九仙門。除正門丹鳳門有五個門道外，其餘各門均爲三個門道。在宮城的東西北三面築有與城牆平行的夾城，在北面正中設重玄門，正對着玄武門。宮城外的東西兩側分別駐有禁軍，北門夾城內設立了禁軍的指揮機關——“北衙”。整個宮域可分爲前朝和內庭兩部分，前朝以朝會爲主，內庭以居住和宴遊爲主。丹鳳門以南，有寬176米的丹鳳門大街，以北是含元殿、宣政殿、紫宸殿、蓬萊殿、含涼殿、玄武殿等組成的南北中軸線，宮內的其他建築，也大都沿着這條軸線分佈。含元殿、宣政殿、紫宸殿三大殿，正殿爲含元殿。含元殿以北有宣政殿，宣政殿左右有中書、門下二省，及弘文、史二館。在軸線的東西兩側，還各有一條縱街，是在三道橫向宮牆上開邊門貫通形成的。有名的麟德殿大約建於唐高宗麟德年間，位於大明宮北部太液池之西的高地上。此外有別殿、亭、觀等30餘所。
唐僖宗時，大明宮屢遭兵火，最終於乾寧三年(896年)被燒燬。數年因爲戰備的原因，宮殿的遺蹟也都被除，此後便成爲一片廢墟。
