大明宫初建于唐太宗贞观八年(634年)，名永安宫，是唐太宗李世民为太上皇李渊而修建的夏宫，也就是避暑用的宫殿，贞观九年(635年)五月，李渊病死于大安宫，夏宫的营建工程也就此停工。李渊去世后，改称为大明宫，又称“东内”。大明宫再次大规模营建是在高宗龙朔时期。“龙朔二年(662年)，高宗染风痹，恶太极宫卑下，故就修大明宫”。当时为修此宫曾征收关内道延、雍、同、岐、幽、华、宁、鄜、坊、泾、虢、绛、晋、蒲、庆等十五州121钱，且在龙朔三年二月减京官一月俸，以助修建。经过这次大规模营建，大明宫才算基本建成，更名为蓬莱宫，并入住其中。咸亨元年(670年)宫殿再次改名为含元宫，神龙元年(705年)复名大明宫。
此后大明宫尚有多次营建和葺修，如玄宗开元元年(公元713年)曾修大明宫，宪宗元和十二年(817年)、十三年又曾二次增修大明宫宫殿，“新造蓬莱池周廊四百间”，浚龙首池，起承晖殿。不过这些工程只是增修补葺罢了。
自唐高宗开始，大明宫成为国家的统治中心，历时达234年。整座宫殿的规模宏大，建筑雄伟，王维诗句“九天阊阖开宫殿，万国衣冠拜冕旒”描绘了当时的盛景。中唐和晚唐时朱泚和黄巢先后据此称帝。唐僖宗时，大明宫屡遭兵火，最终于乾宁三年(896年)被烧毁。数年后，因为战备的原因，宫殿的遗迹也都被拆除，此后便成为一片废墟。