远在五六十万年前的旧石器时代，已有先民在此繁衍生息。新石器时代，黄河中游两岸及伊、洛、瀍、涧等河流的台地上，分布着许多氏族部落，新中国成立后在洛阳一带发现的孙旗屯遗址、王湾遗址、矬李遗址等近200处聚落遗址，便是当时人们居住、生活的地方。
夏朝初年，禹划九州，河洛属古豫州地。洛阳是夏王朝立国和活动的中心地域，太康、仲康、帝桀皆以斟鄩为都。
前1600年，商朝建立。商汤建都西亳（二里头遗址东北约6千米）。
前1046年，西周代殷后，为控制东方地区，开始在洛阳营建国都。周公在洛水北岸修建了王城和成周城，史称成王“初迁宅于成周”、“定鼎于郏鄏”、“宅兹中国”，曾迁殷顽民于成周，并以成周八师监督之。当时洛阳称洛邑、新邑、大邑、成周、天室、中国等，亦称周南。
周平王元年（前770年），周平王东迁洛邑，是为东周。
秦庄襄王元年（前249年），秦在洛阳置三川郡，郡治成周城。
汉王元年（前206年），项羽封申阳为河南王，居洛阳。
汉高祖五年（前202年），刘邦建汉，初都洛阳，后迁长安，改三川郡为河南郡，治洛阳。辖洛阳、河南（汉置，治王城）、偃师、缑氏、平（偃师西北）、平阴（孟津东北）、新成（伊川西南）、榖成（新安东）及巩、荥阳、新郑、中牟、开封等22县。汉武帝置十三州部刺史，河南郡属司隶。西汉末年，王莽篡政，改洛阳为宜阳，设“新室东都”和“中市”。
汉光武建武元年（25年），刘秀定都洛阳，改洛阳为雒阳。
建武十五年（39年），更河南郡为河南尹。
汉永和五年（140年），河南尹“有户二十万八千四百八十六，有口一百零一万零八百二十七”。
黄初元年（220年），魏文帝曹丕定都洛阳，变雒阳为洛阳，设司隶校尉部。
泰始元年（265年），西晋代魏，仍以洛阳为都。
太延二年（436年），北魏在洛阳置洛州。
太和十八年（494年），孝文帝迁都洛阳。
隋开皇元年（581年），在洛阳置东京尚书省；次年，置河南道行台省；三年，废行台，以洛州刺史领总监；十四年，于金墉城别置总监。
大业元年（605年），隋炀帝迁都洛阳，在东周王城以东，汉魏故城以西18里处，新建洛阳城。同年，改洛州（东魏改司州置）为豫州，三年又改河南郡，十四年复置洛州，辖河南、洛阳、偃师、缑氏、阌乡、桃林、陕、熊耳、渑池、新安、巩、宜阳、寿安、陆浑、伊阙、兴泰、嵩阳、阳城等18县。
唐代，自高宗始仍以洛阳为都，称东都。
武德四年（621年），置洛州总管府，辖洛州、郑州、熊州、榖州、嵩州、管州、伊州、汝州、鲁州等九州，洛州辖洛阳、河南、偃师、缑氏、巩、阳城、嵩阳、陆浑、伊阙等9县。
贞观元年（627年），分全国为十道，洛阳属河南道。
显庆二年（657年），置东都。
开元元年（713年），改洛州为河南府。
开元二十一年（733年），于洛阳置都畿道。天宝年间，改东都为东京。洛州、河南府均治洛阳。
武则天光宅元年（684年）始，改东都为神都，对都城进行扩建，修建了明堂、万国天枢等。
唐天祐四年（907年），后梁、后唐、后晋均曾都洛阳，后汉、后周以洛阳为陪都。
宋，以洛阳为西京，置河南府。
金代，定洛阳为中京，改河南府曰金昌府，并河N县入洛阳县。
自元代始，洛阳不复为京，降为河南府治。
明代，河南府辖洛阳、偃师、巩县、孟津、登封、新安、渑池、宜阳、永宁、Z县等10县，是伊王和福王的封地。
清代，洛阳仍为河南府治。
民国元年（1912年），民国建立，废河南府，设河洛道，道尹公署驻洛阳，辖洛阳、偃师等19县。
民国九年（1920年），直系军阀吴佩孚盘踞洛阳，在洛阳设置了两湖巡阅使公署和陆军第三师司令部。
民国十二年（1923年），HEN高官公署适于洛阳，洛阳成为HEN省会。
民国二十一年（1932年），日军进攻上海，国民党政府定洛阳为行都，并一度适洛办公。“七七事变”后，抗日战争全面爆发，华北大部分地区沦陷，洛阳成为北方抗日前哨，国民党第一战区长官司令部驻洛阳。
民国二十七年（1939年）秋，HEN省政府再次迁洛，洛阳第二次成为HEN省会。
1944年，建立豫西抗日根据地。
1948年，洛阳解放，LY市人民民主政府成立，析洛阳县城区为市，与洛阳县并置。次年12月，LY市人民民主政府改称LY市人民政府。
1950年5月，成立了LY市郊区区公所，管辖塔湾、马坡、北窑、岳家村、西小屯、下池等6个乡和西工镇。
1951年11月，改4个区公所为4个区人民政府。
1954年，接管洛阳县第四区（谷水区）。
1954年，LY市升格为HEN省直辖市，市政府机关驻地设在老城民主街。次年，洛阳县撤销，一部分并入LY市，其余部分划入偃师、孟津、宜阳等县。
1955年7月，成立JX区。
1956年，相继建成LY市LC区、XG区和郊区。
1957年11月，cHHZ区成立。
1982年，经国务院批准，新成立JL区。
1983年，新安、孟津、偃师改隶LY市。
1986年，洛阳地区撤销，洛宁、宜阳、Z县、栾川、汝阳、伊川亦改属LY市。
1993年，偃师县改为ZS市。
2000年6月，经国务院批准，洛阳郊区更名为LL区。
2021年3月，经国务院批复同意撤销县级ZS市，设立LY市偃师区，以原ZS市的行政区域为偃师区的行政区域，偃师区人民政府驻槐新街道民主路27号；撤销MJ县、LY市JL区，设立LY市孟津区，以原MJ县、JL区的行政区域为孟津区的行政区域，孟津区人民政府驻城关镇桂花大道328号。
东汉末年，洛阳遭到严重破坏。《后汉书·董卓列传》记载：汉献帝初平元年(190年)，董卓胁迫献帝迁都长安，“尽徙洛阳人数百万口于长安”。董卓自屯毕圭苑中，“悉烧宫庙官府居家，二百里内无复于遗”。又使吕布领兵发掘诸帝王陵墓及公卿以下冢墓，收其珍宝。至建安元年(196年)七月，杨奉、韩暹等奉帝还洛阳时，宫室烧尽，百官披荆棘，依墙壁间。整个洛阳城一片惨象！
建安二十五年(220年)，魏王曹操之子曹丕逼汉献帝“禅位”，篡汉自立，即位于许昌。废献帝为山阳公，改元黄初。至此，东汉亡，曹魏建立。这年十二月，魏文帝曹丕大营洛阳宫，并迁都洛阳。魏文帝下传五帝，共四十六年。刘备于公元221年在成都称帝，国号汉；孙权在建业(今江苏南京)称吴王，公元229年称帝，史称孙吴或东吴。魏、蜀、吴三国鼎立的时代，历史上称为三国时代。
魏咸熙二年(265年)司马昭之子司马炎篡魏自立，在洛阳即位，废魏帝曹奂为陈留王，改元泰始，史称西晋。晋武帝司马炎下传三帝，共计五十二年，皆定都洛阳。至晋元帝司马睿避五胡之乱，迁都建康(今江苏南京)。因建康在洛阳之东，史称东晋！