历代秦王和秦始皇接见各诸侯国使臣、贵宾，为皇帝祝寿举行盛大国宴，与群臣决定国家大事都在咸阳宫中进行。
据《史记·秦始皇本纪》记载，秦始皇统一全国的过程中，“每破诸侯，写放其宫室”，即秦国每灭掉一国，都要在在咸阳塬上仿建该国的宫殿，扩建皇宫，渭水北岸建成了各具特色的“六国宫殿”，“冀阙”、“甘泉宫”、“上林苑”等宫室145处、宫殿270座。各宫之间又以复道、甬道相连接，形成繁华的大都市。
咸阳宫象征天帝居住的紫微宫，天帝可以从天极、即极庙而出，经过阁道，横渡天河而达于紫微宫、阿房宫。除咸阳塬的主宫外，秦朝还在关中地区修建的300多个离宫别馆，范围涵盖今宝鸡、咸阳、西安、渭南四地市。这些离宫别馆之间用各种复道、甬道、阁道等连接起来，形成一个大型封闭圈，构成广义上的咸阳宫，直径有80余千米。
秦末，项羽攻入咸阳，屠城纵火，咸阳宫大半夷为废墟。