西安和咸陽曾經是同一個城市，這可以從古代長安和咸陽的聯系中得知。這兩個城市是中國距離最近的兩個地方，它們之間只有25公里的距離。此外，西安市的繞城高速公路還延伸到了咸陽市，原本在西安的桃園機場也搬遷至咸陽。2006年9月，咸陽的區號并入了西安，兩個城市共同使用了029區號。西安和咸陽的一體化正在進行中。

在秦朝，都城是咸陽。阿房宮的大部分面積位于今天的西安市境內，兵馬俑和秦陵也位于西安市境內。而漢長安城是在咸陽的基礎上建立的，這表明在選址上，漢朝繼承了秦朝的做法。漢朝的宮闕都在今天的西安市漢城保護區內，北二環以北的地方，而漢代的武帝、文帝和景帝的陵墓則位于今天的咸陽市境內。

唐朝的都城也是長安。宮城與現在的西安市完全重合，皇宮和明城墻也完全一樣。唐代的皇陵如昭陵和乾陵等大部分位于今天的咸陽市境內。在中華人民共和國成立后，西安和咸陽曾在1966年至1971年間合并為同一個城市，但在1971年之后劃分為了兩個城市，西安成為副省級城市，而咸陽成為地級城市。