这么说吧，大部分答案的分析只分析了地理上的因素，却忽视了天下与气候大环境的变化。说的有理却又无理。
首先在割据状态下定都，长安的地理环境无疑是要盛于洛阳。无论是秦并六国，楚汉争霸，南北朝乱世的终结，隋末英雄结局，都告诉我们一个事实，占据西中国，最利统一天下。
那么在统一状态下，是怎样的答案。用两汉与隋唐，来讲述当时定都的优劣。
西汉
一、历史状态1.战略
从东周到西汉统一开始休养生息，500 余年的战争，使得战争思维深入人心。周人东出，秦人东出，刘邦自己东出，都证明了关中无与伦比的军事价值。
这一点是洛阳无法相比的。
2.贸易
此时商人阶层、市民阶层贸易仅是初始上升状态，区域人口内部贸易也足矣自给自足，跨区域贸易是较少的，当然也是必然存在的。
比如西汉长安城 36 平方公里，却大部分是宫殿，城内居民区域很小，人们大部分都居住在城外的聚邑与村落中。买东西的话才去城里的市场看看。
东汉洛阳城更是只有 10 平方公里，还没有今天的某些大学面积大，也是同样的城市生活状态。
3.祖产
秦国给关中留下了全国最好的交通道路网，驰道与直道，一如新中国建国初北京连贯东北与华北的铁路交通网。南阳湖北地区、洛阳以东地区、河北地区，汉中巴蜀地区。对于新生的西汉王朝来说，良好的道路条件无疑省去了许多力气。
二、地理状态1.对内控制
中国地大物博，需要通过控制一个强有力的核心区域，从而控制全国。关中相对封闭的状态，又易守难攻，内部肥沃富足。汉时经济上既能自给自足，军事上又能以军力傲视天下。
2.对外战争
华夏长久的内乱，造就了内部的虚弱。刚建立的汉朝并不是匈奴的对手。虽然长安并不是类如北京一般的边城，却也是距离前线相对较近的城市，同样能起到减少边防花费的作用，通过秦直道也能够起到快速抵达前线。
三、西汉总结
两汉时期，贸易初级，区域自给自足，市民阶层较少。
西汉时期，局势紧张，前期着重考虑军事防守，后期也着重军事扩张，军事色彩浓郁；同时关中道路网发达，利于大宗货物运输（比如巴蜀和南阳的铁），西汉中期意外开辟丝路，对外贸易创收，长安都城地位更加 nb。
长安在西汉时期和北京在明朝在军事上是有相同点的；在经济上却大不相同，长安控制了西汉王朝的对外贸易，外贸赚钱是亘古不变的道理，同时此时的人口水平区域自给自足是足够的（当时渭河以南绝大部分地区是秦汉上林苑，皇室私产，禁止百姓耕种）。
东汉
一、历史状态1.人口
汉末各路军队进入关中，关中人口骤减，而关东地区人口受损较少，当时的运输条件和建国初期状态，也不可能大规模向关中迁徙人口。洛阳虽然地狭，生产力较低，但周围南阳等地区却是生产力繁盛区域，可以弥补自身财货不足。
2.战略
因为西汉的对外扩张，匈奴被打成了台湾的模样，周边国家一个个被纳入华夏版图，东汉基本不存在被外部大规模入侵的可能，也就不需要找一个军事似明北京的一样的都城来减少开支。
二、地理状态1.对内控制
找一个防御极佳的区域防止内部叛乱，对于任何一个王朝都是有必要的，洛阳无疑也是极好的，洛阳西边的关中地区因为汉末人口骤减因素，也难以诞生威胁洛阳地区的力量。
2.对外贸易
西汉尝到了丝绸之路对外贸易创收的甜头，东汉又怎会放弃，关中衰落，洛阳地区就成了与西方贸易的最佳区域。
隋唐
一、历史状态1.战略
南北朝时期，西魏北周经营关中，到隋时一统天下。隋末李唐里应外合占据关中，从而夺得天下。此时关中的形势可谓极好。
2.人口形势
北魏时期，洛阳经过五胡乱华，人口凋敝。北魏为什么要迁都洛阳呢？一是军事战略上洛阳可以作为对南方进攻的前线，二是靠近中原腹地，可以更好的汉化。但是此时洛阳没有人口，显然不符合我说的人口因素，但这同样符合北魏的利益。洛阳无人，鲜卑要汉化，于是北魏就带着大半族群来到了洛阳。
为了让鲜卑族人能够像汉人一样定居生活，北魏修建了史无前例的大城市，75 平方公里的北魏洛阳城，并且通过里坊来管理族人。此时相比两汉，人口结构上发生了极大的变化，市民阶层的壮大。两汉时期，人都住在城外，大部分都是种地的。北魏时期，带来的鲜卑族人又不种地，这些人全都住在城市里，成为了市民。
3.交通运输
市民阶层的快速壮大，降低了地区生产力，带动了需求，之前的区域自给自足的生产力已经不能满足自身需求。此时需要更加高效运输手段，同时由于气候的变化，隋唐时期天气炎热，降雨量充沛，隋唐大运河应运而生。
4.对外贸易
一条丝绸之路，长安掌握了唐朝的 90%的进出口贸易。
二、长安与洛阳
唐朝时期，形势的变化，使这一对的关系太过复杂，军事就不说了，其他答主的都能看到。
1.对外贸易
长安掌握了唐帝国 90%的进出口贸易，是唐朝经贸最发达的城市。
西域的商人向东来到长安，中国的商人向西来到长安，在长安的西市，进行着进出口贸易。由于是陆路运输，贸易的都是高附加值或者稀缺商品。
长安在唐朝的经贸地位，其实就像广州在清朝时期一样，作为唯一的对外通商口岸，清朝每年上千万的进出口贸易都是在广州产生。
长安同样如此，有些人问，丝绸之路也可以去洛阳贸易啊，试想一下，从长安到洛阳又得十几天的路程，人吃骆驼嚼的，在长安能买到他们又为啥去洛阳？当然肯定会有人去，比如在长安竞争力低的商人，皇帝在洛阳时各国使节也会去洛阳，但这些与去长安的商人相比又有多少？
所以，长安是唐朝经贸最兴盛发达的城市。
2.人口
天宝元年时，京兆府（长安）地区人口 196 万，整个关中地区 300 多万人口，相比西汉时关中人口，增加了近 100 万。
河南府（洛阳）地区人口 118 万，相比于东汉仅增加了十几万。还是有武则天迁徙几十万人充实洛阳的情况下。
洛阳作为隋唐东都，在大运河中心，在很多网友的想象里觉得比长安都繁华，但为什么人口这么并没有增加多少呢？
因为水灾，隋唐时期，北半球进入温期，降雨丰沛。而设计隋唐洛阳城的宇文恺显然不理解这些，于是，横跨一条隔几年就泛滥的洛河的洛阳城，在唐朝被淹了数次，跨河的天津桥被在安史之乱前被洛水冲坏冲毁了五次。
一年两涝，连年涝，一年连下 100 多天的雨，开元盛世，至少十年洛阳都在大涝。人口会多吗？会有人想住这里吗？
3.交通运输
汉朝时，关中被称为天府之国，地区生产力高。但隋唐时，300 多万人口中有 100 万是不事农业生产的市民，显然是养不起，一旦有干旱，本地生产力降低，就会造成饥荒。
洛阳呢，一直以来就是靠外部供给。
所以人口的增加，和市民人口结构的改变，迫使需要大运河来运输生活必需品。同时期北半球又进入了暖期，降水丰厚，便利大运河的维持。雨水既给洛阳带来了交通运输的便利，也给洛阳带来了连年水灾。
隋文帝开凿广通渠，隋炀帝开凿大运河，但是因为三门峡一段，导致货物需要在三门峡地区上岸，走一段陆路，才能再走水运运往长安。这就导致运输效率低下，一旦关中干旱，关中就要有饥荒。
所以隋唐皇帝关中有饥荒就会去洛阳，洛阳被水淹了，就回长安。到了唐玄宗时期，在三门峡段开凿新河，船只可以通过运河直达关中，同时关中推行平氽法，粮食产量大增，《旧唐书》记载：自此关中粮食溢羡。
于是皇帝自此便不再去洛阳。唐玄宗自然得意啊，在他的治理下，长安掌握对外贸易经济兴盛；四塞之固，大唐天下无敌；关中唯一的老大难粮食问题也彻底解决了。他天天生活在这能不得意吗？得意过头了，便是安史之乱。
总结
形势是变化的，优劣也是变化的。我的观点就是：
第一，军事战略。活着才是最重要的。
一如秦汉隋唐长安，北魏洛阳，明朝北京。
第二，人口。没有人，什么都干不了。
比如东汉时期关中地区人少，建都洛阳。
第三，经贸。经济是多种方面的，本地生产力，对外贸易，必需品供给能力。
关中和北京，本地生产力还不错，必需品供给也都通过大运河来实现。对外贸易，北京没有，唐朝掌握在关中。
洛阳本地生产力低下，东汉时期掌握对外贸易，必需品供给东汉的时候陆地运输没问题，唐朝时期雨多挖运河也解决了，唐末不下雨，洛阳段运河便堵塞了。
北京和南京的关系，非常明显，北京搞军政，南京搞生产和贸易。
长安和洛阳的关系是真复杂。
西汉时，长安军政经济都在自己手里。东汉时洛阳军政经济也都在自己手里，长安是名义上的故都，毕竟名义上是后汉。
隋唐时，隋唐皇帝两头跑，这种现象其实就是内部变化太快，没有应对经验导致的。
军事上，隋唐皇帝都是关中人，据关中而且拥天下。而且，关中地区开国时都在地理边缘，作用类似明朝北京，可打着打着长安就成地理中心了。
贸易上，长安像清朝的广州，一手控制外贸。
运输上，洛阳像明朝的通州，给北京转运粮食。
政治上，皇帝在哪，哪就有政治。起初皇帝去洛阳，是为了更好的控制运河，供给关中，躲避干旱。后来武则天掌权，则是为了避免与关中贵族的纠纷的升级。再后来玄宗解决了关中粮食问题，就不再去洛阳了。
长安衰落，洛阳也衰落，背后其实也是气候的变化。唐末小冰期，运河堵塞了，洛阳本来发展上限就低，没有运河，更别想做都城了。北宋时期，军事战略、经贸都是运河，控制运河。当汴河堵塞后，开封也不行了。之后便是海贸的时代了，中西部就更别想了。
近代，在 1932 年的会议上，洛阳陪都提案和西京陪都提案，最终西京陪都提案通过，西安成为了直辖市，进入了发展快车道，而直到建国，洛阳还只是个县。
战时重庆成为临时首都。一切还是上面是的几点。军事上关中安全，抗战时期日军想从山西攻进陕西，还真就打不过去；重庆更安，而且西安北边就是红军。二是后方搞生产，战争时铁路运输没有重庆的水路运输稳固。
洛阳地狭，全国一片饿的情况下谁能供给谁？防御在近代也不行，豫湘桂战役中豫西会战，36 天丢 37 城豫西沦陷，创造中国时间最快失败记录的会战。经贸上开封和郑州当时是省辖市，洛阳还是县。
建国时为什么北京是首都？首要就是安全，南方在台湾的轰炸范围内，海防又薄弱，但北京有渤海湾内海守护。人口上北京上海几个都差不多，坐拥华北平原，连接东北重工业基地，本地生产力高。交通运输上当时铁路集中在东北和华北。
