遠在五六十萬年前的舊石器時代，已有先民在此繁衍生息。
新石器時代，黃河中遊兩岸及伊、洛、_、澗等河流的臺地上，分布著許多氏族部落，新中國成立後在洛陽壹帶發現的孫旗屯遺址、王灣遺址、矬李遺址等近200處聚落遺址，便是當時人們居住、生活的地方。
禹劃九州，河洛屬古豫州地。洛陽是夏王朝立國和活動的中心地域，太康、仲康、帝桀皆以斟_為都。
公元前1600年，商朝建立。
商湯建都西亳。商湯之後的數代帝王均以此為都，前後累計200余年。公元前1046年，西周代殷後，為控制東方地區，開始在洛陽營建國都。
周公在洛水北岸修建了王城和成周城，史稱成王初遷宅於成周定鼎於郟_，曾遷殷頑民於成周，並以成周八師監督之。當時洛陽稱洛邑、新邑、大邑、成周、天室、中國等，亦稱周南。
周平王元年，周平王東遷洛邑，是為東周，自此，有23個國王都居洛陽，前後歷經500余年之久。
秦莊襄王元年，秦在洛陽置三川郡，郡治成周城。
漢王元年，項羽封申陽為河南王，居洛陽。
漢高祖五年，劉邦建漢，初都洛陽，後遷長安，改三川郡為河南郡，治洛陽。轄洛陽、河南、偃師、緱氏、平、平陰、新成、_成及鞏、滎陽、新鄭、中牟、開封等22縣。漢武帝置十三州部刺史，河南郡屬司隸。
西漢末年，王莽篡政，改洛陽為宜陽，設新室東都和中市。
漢光武建武元年，劉秀定都洛陽，改洛陽為雒陽，建武十五年，更河南郡為河南尹。
漢永和五年，河南尹有戶二十萬八千四百八十六，有口壹百零壹萬零八百二十七。黃初元年年，魏文帝曹丕定都洛陽，變雒陽為洛陽，設司隸校尉部。
泰始元年，西晉代魏，仍以洛陽為都。太延二年，北魏在洛陽置洛州，太和十八年孝文帝遷都洛陽。東漢、曹魏、西晉、北魏都洛***計330余年。
隋開皇元年，在洛陽置東京尚書省;次年，置河南道行臺省;三年，廢行臺，以洛州刺史領總監;十四年，於金墉城別置總監。大業元年，隋煬帝遷都洛陽，在東周王城以東，漢魏故城以西18裏處，新建洛陽城。同年，改洛州為豫州，三年又改河南郡，十四年復置洛州，轄河南、洛陽、偃師、緱氏、閿鄉、桃林、陜、熊耳、澠池、新安、鞏、宜陽、壽安、陸渾、伊闕、興泰、嵩陽、陽城等18縣。
唐代自高宗始仍以洛陽為都，稱東都。武德四年，置洛州總管府，轄洛州、鄭州、熊州、_州、嵩州、管州、伊州、汝州、魯州等九州，洛州轄洛陽、河南、偃師、緱氏、鞏、陽城、嵩陽、陸渾、伊闕等9縣。貞觀元年，分全國為十道，洛陽屬河南道。顯慶二年置東都。開元元年，改洛州為河南府。開元二十壹年，於洛陽置都畿道。天寶年間，改東都為東京。洛州、河南府均治洛陽。武則天光宅元年始，改東都為神都，對都城進行擴建，修建了明堂、萬國天樞等。武則天稱帝後，改國號為周，定都洛陽，以更大的規模開鑿龍門石窟，奉先寺盧舍那大像龕便是盛唐雕刻藝術的輝煌代表。武則天還令薛懷義為白馬寺住持，大規模整修白馬寺。唐代，中國佛教臻於鼎盛，佛教史上勢力最大、影響最廣、流傳最久的教派禪宗在洛陽形成。唐玄宗長期居洛，曾敕令大修中嶽廟，並賜風穴寺內佛塔名七祖塔。
唐天_四年，唐室亡祚，其後中原地區相繼出現了後梁、後唐、後晉、後漢、後周五個短暫的王朝，史稱五代。其中，後梁、後唐、後晉均曾都洛陽，後漢、後周以洛陽為陪都。這壹時期洛陽仍是全國政治、經濟、文化的中心。以上計夏、商、西周、東周、東漢、三國魏、西晉、北魏、隋、唐、後梁、後唐、後晉等十三朝以洛為都，洛陽成為中國建都時間最長的城市。此外，新莽末年更始帝、隋末王世充、唐中葉安祿山都曾在洛陽立國。
宋以洛陽為西京，置河南府。朝廷設國子監於洛陽，名臣遺老和文人學士多會於此，趙普、呂蒙正、富弼、文彥博、歐陽修都曾居住洛陽。理學家程氏兄弟、邵雍等，在洛陽著書講學。司馬光在洛陽完成了史學巨著《資治通鑒》。
金代定洛陽為中京，改河南府曰金昌府，並河南縣入洛陽縣。時因洛陽舊城毀棄，便在隋唐城東北角另築新城，周圍不足9裏，即今日老城之前身，它僅是隋唐洛陽城的壹小部分而已。
自元代始，洛陽不復為京，降為河南府治。明代河南府轄洛陽、偃師、鞏縣、孟津、登封、新安、澠池、宜陽、永寧、嵩縣等10縣，又是伊王和福王的封地。清代洛陽仍為河南府治。
民國元年，民國建立，廢河南府，設河洛道，道尹公署駐洛陽，轄洛陽、偃師等19縣。民國9年，直系軍閥吳佩孚盤踞洛陽，在洛陽設置了兩湖巡閱使公署和陸軍第三師司令部。民國12年，河南省長公署適於洛陽，洛陽成為河南省會。民國21年，日軍進攻上海，國民黨政府定洛陽為行都，並壹度適洛辦公。七七事變後，華北大部分地區淪陷，洛陽成為北方抗日前哨，國民黨第壹戰區長官司令部駐洛陽。民國28年秋，河南省政府再次遷洛，洛陽第二次成為河南省會。
1948年，洛陽解放，洛陽市人民民主政府成立，析洛陽縣城區為市，與洛陽縣並置。次年12月，洛陽市人民民主政府改稱洛陽市人民政府。1954年，洛陽市升格為河南省直轄市。次年，洛陽縣撤銷，壹部分並入洛陽市，其余部分劃入偃師、孟津、宜陽等縣。1956年，相繼建成洛陽市老城區、西工區和郊區，次年成立_河區。1982年，經國務院批準，新成立吉利區。1983年，新安、孟津、偃師改隸洛陽市。1986年，洛陽地區撤銷，洛寧、宜陽、嵩縣、欒川、汝陽、伊川亦改屬洛陽市。1993年，偃師縣改為偃師市2000年6月，經國務院批準，洛陽郊區更名為洛龍區，轄8個鄉鎮，1個辦事處。至2015年，洛陽市***轄1市8縣6區，1個正廳級規格的洛陽新區、1個國家級高新技術開發區、1個國家級經濟技術開發區、2個省級開發區、17個省級產業集聚區。