这个问题很复杂，包括自然环境、政治军事和经济文化等多方面的原因。首先，几千年来，西安和洛阳一直人口众多，战争频发，环境破坏严重；其次，宋元明清时期，北方边境问题严重，元朝和清朝均为北方少数民族政权，北京的政治军事地位远远高于西安和洛阳；最后，随着京杭大运河的开通，北京与江南的交通联系密切，经济和文化更加繁荣！
河南、陕西是中华文明的主要发源地，所以早期的朝代，如夏朝、商朝和周朝的都城，大部分在河南、陕西境内（山西南部、河北南部也有），而河南、陕西的核心区域就是伊洛平原和关中平原，所以洛阳和长安长期作为汉族王朝的都城。
其实，洛阳作为都城的时间早于长安，夏代都城和商朝早期都城就在洛阳，分别是斟鄩和西亳。到了西周时西安才成为都城。后期王朝，西周、东周，西汉、东汉，一般先长安后洛阳，隋唐时期，长安和洛阳都曾作为都城，长安是都城时，洛阳也是陪都。
后来战乱，长安被夷为平地，宋朝时，长安已经没落，且靠近边陲，所以不再适合作为都城（唐朝时，长安就被吐蕃攻陷了好几次）。而洛阳是最适合作为都城的城市，宋太祖时期就想迁都洛阳，只是由于大臣阻挠没有实现，这也导致北宋被金国攻灭（开封地势平坦，无险可守）。
随着北方少数民族的崛起，辽、金、元等都把北京作为陪都或都城，北京的地位上升。北京靠近北方，进可征服天下，退可纵横草原，是个理想的都城。后来明清也把北京作为都城，北京营建的越来越规模宏大，而长安、洛阳迅速没落……
中原王朝都城的变迁，也表明了中国政治、经济重心的转移，随着航海时代的发展，内地作为都城已不再适合社会的发展，所以都城东移，越来越靠近大海，比较符合历史的潮流。
如果从大一统王朝看，周秦汉隋唐都建都长安，只有汉朝的东汉和西晋建都洛阳。西晋以后再没有大一统王朝建都洛阳。隋唐洛阳是陪都，隋炀帝和武则天只是暂短的迁都。长安与洛阳的关系是，长安兴则洛阳兴，长安衰洛阳亦衰。长安失去首都地位，根本的原因是经济重心的南下和政治重心的北上。
西安、洛阳、北京都是我国著名的古都。
从长安到洛阳再到北京，体现了我国政治社会不断进步，中央集权不断加强的，中央与地方关系不断密切和加强的演变过程。
西安
西安古称长安，是西周时期、春秋战国时代的秦国，秦朝，西汉、东晋十六国时期的前赵、前秦、后秦、南北时期的西魏、北周，隋唐的古都城。
西周时期的镐京、秦国的咸阳都时在西安附近，镐京被犬戎毁于西周幽王时期的“烽火戏诸侯”；咸阳则毁于秦朝灭亡后，项羽进咸阳，而后刘邦将都城由洛阳迁往长安，并重新建造长安都城。
关中的占据着天然地利
西安能够成为都城的是其坐拥关中的地里，关中之地南控巴蜀、北控胡人，东面函谷关和武关，将外敌阻拦于关外，进可攻退可守，而且关中之地沃野千里，而且可以依靠巴蜀的富庶，自古就成就王霸之业的天然地利，西周、秦国、西汉都是从这里席卷天下，前秦也是在这里完成北方统一，隋唐时期更是在这里为起点，实现了封建时代的中国巅峰。
大汉长安的未央宫
隋唐以前的大一统王朝，在加强全国控制的同时，更加注重的中央对于地方的控制，在大一统的政权不能完全快速的抵达全国，地方有着较大自治权力，甚至还存在诸侯王国的情况，防备地方和诸侯们做大，建都关中的是最好的选择，就像西汉张良所说"关中左殽、函，右陇、蜀，沃野千里，南有巴、蜀之饶，北有胡苑之利，阻三面而固守，独以一面东制诸侯。诸侯安定，河、渭漕挽天下，西给京师；诸侯有变，顺流而下，足以委输。此所谓金城千里，天府之国。"
洛阳
洛阳也是我国著名的古都，据说夏朝和商朝都曾在此定都，而在武王伐纣后，西周王朝就由周公姬旦兴建洛阳（成周）作为西周的陪都，因为洛阳的位置是天下之中，在这里定都更便于控制东方的诸侯国，“烽火戏诸侯”之后犬戎攻破镐京，周幽王被弄死，继位的周平王面对残破的镐京和周边汹汹的犬戎决定迁都到陪都洛阳，于是洛阳成为东周时期的正式首都，一直贯穿于春秋战国时期。
洛阳被称为天下之中
秦亡以后，刘邦赢得了楚汉之争的胜利之后，一度想要定都洛阳，因为“雒阳东有成皋，西有殽、黾，背河乡雒，其固亦足恃”但是在刘敬、张良等劝说下定都长安，但是当时洛阳就已经是大城，刘邦击败项羽的庆功宴就是在洛阳开的。
西汉以后，东汉刘秀定都洛阳，三国曹魏定都洛阳，西晋定都洛阳，拓拔北魏定都洛阳、隋唐时期洛阳都是重要的东都，五代时期的后唐定都洛阳。
隋炀帝开凿大运河以洛阳为水运枢纽
洛阳成为很多朝代的原因首先是因为长安历经战乱遭到严重的破坏，昔日西汉时代的未央宫等大型宫殿在战争中就毁于一旦，其次是本身洛阳占有自己天下之中的地利，第三则是此一时期的随着社会的进步，中央王朝对于各个地方的控制力已经比秦汉时期有所增强，洛阳便利的交通条件，更是便于控制全国。
武则天时代的洛阳神宫
北宋李格非说：洛阳处天下之中，挟崤渑之阻，当秦陇之襟喉，而赵魏之走集，盖四方必争之地也。天下当无事则已，有事，则洛阳先受兵。洛阳之盛衰，天下治乱之候也。
北宋立国，宋太祖赵匡胤曾经呼吁要将北宋首都由开封迁到洛阳，以防备胡人骑兵的突袭，但是遭到赵光义等人坚决反对而作罢。
北京
北京也有很长时间的建都史，但是远远赶不上西安和洛阳。
公元前七世纪周王朝的诸侯国燕国的都城迁到蓟也就是北京，1000年以后，蓟又成为慕容鲜卑的前燕的都城，当时慕容鲜卑燕州趁着后赵衰弱将势力拓展到中原，然后将都城从龙城（辽宁朝阳）迁到了蓟。
被燕山和长城保护的北京市塞外、东北和中原的咽喉
契丹建立辽国，辽太宗耶律德光笑纳了儿皇帝后晋石敬瑭的燕云十六州，并在设立析津府为辽国南京，这里的析津府就是北京附近，而后完颜女真的金国在这里建立中都，而元朝建立大都。
朱元璋赶走蒙元后，建立明朝建都南京，而后朱棣篡位，靖难成功，将都城由南京迁往北京，满清入关后将都城由盛京迁往北京，中华民国时期北洋政府定都北京。
北京能够成为首都，尤其是成为元、明、清大一统王朝的首都，首先也是因为天然的地利，北京处于燕山山脉之中，除了燕山山脉的天然地利还有长城作为防守依托，而且北京之地北则控制塞外草原，东则控制东北的白山黑水，南面能控制中原，交通上是东北、塞北、中原咽喉，还有京杭大运河的水路和天津港的海路。
朱棣迁都北京，是为了集中全国的力量对付明朝最大的边患，北方的蒙古人，也就是所谓的“天子守国门”，而清朝定都草原，往北则能控制塞外的蒙古人，东南可以控制传统的汉地十八省，向东则距离东北老家很近。
北京故宫博物院是我国保存最完整的大型宫殿群
从长安到洛阳再到北京，是我国疆域不断扩大，中央集权不断加强，政治社会不断进步的体现。
长安时代的中央政府权力集中在关中地区，洛阳时代中央政府的权力重心在于中原，辐射汉地十八省，而北京时代中央政权的权力空前加强，已经能够辐射到全国，真正形成大一统的中国
