长沙在历史上建都史共计271年。

西汉汉高祖五年(公元前202年)，封吴芮为长沙王，建都临湘即今长沙，长沙首次成为王都，吴姓长沙王传五世，至公元前157年吴著死无子封国除，共计45年。

西汉汉景帝在公元前155年封庶子刘发为长沙王，至王莽代汉时(7年)废，共传七代八王，计162年。

西晋十六国时，自“八王之乱”起战乱不断，永嘉五年(311年)，暴发杜弢起义，以长沙为都城建立起政权，前后四年，建兴三年(315年)，杜弢与晋名将陶侃决战失败，政权亡，历4年。

东晋南北朝时，梁承圣三年(554年)，湘州刺史王琳拥立梁元帝之孙萧庄为帝，长沙再一次成为都城，陈永定二年(558年)，建都江陵的后梁军攻入长沙，王琳割据结束，在长沙建都4年。

隋唐五代时，马殷，字霸图，是许州鄢陵(今属河南)人，曾做过木工，后应募从军，先后随孙儒、刘健峰转战于扬州、潭州等地，896年被唐任为潭州刺史、武安军节度使，开始军事割据，后梁开平元年(907年)，受封为楚国王，史称楚国，为五代十国之一，建都潭州长沙府，使长沙成为一国之都，楚国盛时有今湖南全省及广西东北部、贵州东部及广东西北角，南唐保大九年(951年)被南唐所灭，历六王共55年，由封楚王算起为44年。

宋代在长沙设潭州治长沙县，元在长沙设潭州路。

明代初设潭州府后改长沙府，为控制地方和屏藩中央，明代藩封四届长沙王。洪武三年(1370年)，朱元璋封其第八子朱梓为长沙王，谥为潭王，1385年朱梓死于胡惟庸案，存在了15年。1402年朱棣又封赏谷王朱橞，由宣府徙封于长沙，1417年，谷王因谋反被废。1429年，明仁宗五子朱瞻墡封襄宪王，就藩长沙，1436年(正统元年)徙封襄阳。1477年，明英宗皇七子朱见浚封吉王，就藩长沙，谥曰“简王”，吉王传八世七王，至1644年张献忠攻入长沙为止。宋元长沙为正常区划，明为中央藩王。

明崇侦十六年(1643年)10月，张献忠将长沙作为临时都城，1644年，张献忠决策入川，在长沙建都不到一年。

清代设长沙府，初属湖广行省。康熙三年（1644年），湖广行省分为湖南、湖北二省。