太和十七年（493）八月，孝文帝拜辞冯太后永固陵，率领群从百官，步骑百余万从平城出发迁都洛阳。一路之上，阵容整齐，浩浩荡荡，秋毫无犯，经恒州、肆州。九月底，抵达洛阳。时值深秋，阴雨连绵，呈现在孝文帝眼前的洛阳故宫旧址是一派断垣残壁、杂草丛生的破败景象。孝文帝只能暂驻跸金墉城。十月，征司空穆亮与尚书李冲、将作大匠董爵开始营建洛阳宫。

北魏洛阳城的规模比汉晋洛阳城大得多。北魏洛阳城分为宫城、内城和外郭城三重城圈。宫中正殿为太极殿。正殿之外,还有太极前殿、观德殿、式乾殿、光明殿、显扬殿等。沿中轴线一字排开。北魏景明二年(公元501年)，筑坊三百二十三，明确形成了“外郭城”。而原汉晋城圈则成了内城，平面呈“回”字形。北魏洛阳城外郭城“东西二十里，南北十五里”，加上在洛河南所建的夷里和四夷馆，则南北亦为二十里，面积达到了100平方公里。北魏都城洛阳在东西二十里南北二十里的范围内共有居民多达十万九千户,计六十余万人口。宫室庙社府曹以外，每个里坊“方三百步”,开四门,置里正一人、吏四人、门士八人。在城市里建置有如棋盘式的里坊,按里坊制度布局管理，是北魏都城的一个特点。

北魏京都洛阳,布局上大致是宫城之外设有内城,衙署寺庙大多设在内城,达官贵人的府第亦多设于内城;外郭城范围广大,为普通百姓聚居之所。北魏洛阳城的另一特点,就是佛寺林立，遍布京城。据《洛阳伽蓝记》说,当时北魏王朝大崇佛法,出现了空前的信佛热潮,京城表里共有佛寺“一千三百六十七所”,

北魏洛阳城衙署遍布。宫城前面铜驼街两侧,西有右卫府、太尉府、将作曹、九级府、太社;东侧有左卫府、司徒府、国子学、宗正寺、太庙、护军府。西阳门内御道北,有太仆寺、乘黄署、武库署。东阳门内御道北,有太仓署、导官署。建春门内御道南,有句盾署、典农署、藉田署;御道北有翟泉,泉北为河南尹,洛阳县治则在建春门外绥民里。

北魏洛阳是一座著名的国际城市。当时北魏王朝在城南洛水与伊水间筑四夷馆,以接待和安排东西南北四方来归之少数民族和异国之人。南方吴人投国者,处金陵馆;北方来归者,处燕然馆;东方来归者,处扶桑馆;西方来附者,处崦嵫馆。据《洛阳伽蓝记》记载说:“自葱岭(即帕米尔高原)以西,至于大秦(即罗马帝国),百国千城,莫不欢附,商胡贩客,日趋塞下。”

北魏洛阳内城有十三座城门。东面三门,自北向南依次为:建春门、东阳门、青阳门;南面四门,自东向西依次为:开阳门、平昌门、宣阳门、津阳门;西面四门,自南向北依次为:西明门、西阳门、阊阖门、承明门;北面二门,自西向东依次为:大夏门、广莫门。《洛阳伽蓝记》说:北魏“洛阳城门楼皆两重,去地百尺,唯大夏门甍栋干云”，尝造三层楼,去地二十丈。”城门有三道。

宫城千秋门内,道北有西游园,园内有曹魏文帝所筑之凌云台。台上有八角井，北魏孝文帝在八角井北建造凉风观，登观远望,洛河两岸,尽收眼底。台下有碧海曲池;台东有宣慈观，“去地十丈”。观东有灵芝钓台,为木构建筑,高二十丈,“丹楹刻桷,图写列仙”,用大石雕刻鲸鱼背负钓台;钓台南有宣光殿、北有嘉福殿、西有九龙殿,殿前九龙吐水汇成一个大水池。各殿皆有飞阁可与灵芝台往来。每年三伏天气,皇帝常在灵芝台上避暑。

在宫城之北,有著名的华林园,胜景之美,冠于当世。《洛阳伽蓝记》曾对此园作了生动细致的描绘。园中有大海，即东汉天渊池。池中的九华台,初建于曹魏文帝时期,北魏孝文帝于台上造清凉殿。宣武帝又在海内建蓬莱山,山上有仙人馆;海西有藏冰室,每年酷暑季节,取冰以赐百官。园内景阳山南为百果区，产一种“仙人枣”,亦称“西王母枣”,长五寸,核细如针,至霜降才熟,味道佳美。另有一种“仙人桃”，亦称“西王母桃”,红色,清沏晶莹,见霜始熟,相传原产昆仑山。园中并建有流觞池、扶桑海,均有石窦流于地下,西通谷水,东连阳渠，景色绮丽，风光秀美。《水经注》还记载说:华林园内有疏圃，圃中有古井一口,用珉玉砌成,以缁石砌口,作工精密。园北有瑶华宫,南即景阳山,山上有都堂,上结方湖,曲池接筵,飞沼拂席,岩嶂峻险,云台风观,缨峦带阜,游观者升降阿阁;出入虹陛,望之有如飞鸟凌空。

北魏皇陵营修在洛阳城西北、瀍河以西邙山一带。

经过四十余年考古勘探和研究，现在基本弄清了汉魏洛阳故城的结构和布局。汉魏故城遗址内地上地下遗存、遗物十分丰富，重要遗存有：北魏内城城墙遗址（即东汉、曹魏、西晋时的洛阳城，北魏时扩建外郭城而成为内城）；宫城和太极殿（俗称金銮殿）遗址；阊阖门（宫城正门）遗址；金墉城遗址；北魏外郭城遗址；北魏皇家寺院永宁寺和永宁寺塔基遗址；灵台、明堂、太学、辟雍遗址；北魏大市、白马寺遗址；租场、牛马市遗址等。