该诗约作于上元三年担任明堂主簿时。诗前有《启》，介绍说是应吏部侍郎“垂索”而作的。该诗取材于汉代京城长安的生活故事，以古喻今，抒情言志，气韵流畅，有如“缀锦贯珠，滔滔洪远”，在当时就被视为绝唱。它不仅是诗人的代表作，更是初唐长篇诗歌的代表作之一，堪与卢照邻的《长安古意》媲美，被称为姊妹篇。
全诗分为四大部分，第一部分（从“山河千里国”至“黄扉通戚里”），状写长安地理形势的险要奇伟和宫阙的磅礴气势。此部分又分作三个小层次。开篇为五言诗，四句一韵，气势凌历，若千钧之弩，一举破题。“山河千里国，城阙九重门”，对仗工整，以数量词用得最好，“千里”以“九重”相对，给人一种旷远、博大、深邃的气魄。第三句是个假设问句，“不睹皇居壮”。其后的第四句“安知天子尊”，是以否定疑问表示肯定，间接表达赞叹、惊讶等丰富复杂而又强烈的情感。此处化用了《史记·高祖纪》中的典故：“萧丞相作未央宫，立东阙、北阙、前殿、武库、太仓。高祖见丞阙壮甚，怒。萧何曰：‘天子以四海为家，非壮丽无以重威，且无令后世有以加也。’高祖乃悦。”只有熟悉这一典故，方能更好体会出这两句诗的意韵。它与开篇两句相互映照，极为形象地概括出泱泱大国的帝都风貌。以上四句统领全篇，为其后的铺叙揭开了序幕。
第二个小层次描写长安的远景：“皇居帝里崤函谷，鹑野龙山侯甸服。五纬连影集星躔，八水分流横地轴。秦塞重关一百二，汉家离宫三十六。”这六句七言诗，从宏观角度为我们展现了一幅庞大壮丽的立体图景。天地广阔，四面八方，尽收笔底。星光辉映，关山绵亘护卫，沃土抚育，帝京岂能不有！六句诗里连用“五”“八”“一百二”“三十六”等多个数字，非但没有枯燥之感，反而更显典韵奇巧，构成鲜豁之境和独特的景象。此为首句“山河千里国”的细致绘写。
第三个小层次为长安的近景刻绘：“桂殿嵚崟对玉楼，椒房窈窕连金屋。三条九陌丽城隈，万户千门平旦开。复道斜通鳷鹊观，交衢直指凤凰台。”直入云宵、耀眼辉煌的宫殿，温馨艳冶的禁闱；宽畅而通达的大道，复道凌空，斜巷交织。此为对“皇居壮”的具体刻划。六句诗阐明了帝京的壮观、繁华、气度，不由令人念及天子的尊贵与威严。
第二部分（“由剑履南宫入”到“宁知四十九年非”）重点描绘长安上流社会王侯贵戚骄奢纵欲的生活。诗人由表面的繁荣昌盛落笔，意在阐释兴衰祸福相倚伏的哲理。此部分又可分为两个层次。诗的前二十六句为第一层次，主要绘写权贵们及其附庸的日常生活。“剑履南宫入，簪缨北阙来。声明冠寰宇，文物象昭回。”细致传神地刻划出享有殊荣的将相们，身佩宝剑，昂然出入宫殿的情景。他们的美名扬于天下，形象题于画阁，业绩载入史册，光荣如同日月。“钩陈肃兰，璧沼浮槐市”，写的是天子的学宫圣境，静穆清幽；学士们漫步泮池、文市，纵论古今于青槐之下，何等的风流儒雅！教化之推行，言路之广开，由此可见一斑！“铜羽应风回，金茎承露起”，既写景又抒情。那展翅翱翔的铜乌殷勤地探测着风云的变幻，期盼国泰民安；那高擎金盘的仙掌虔诚地承接着玉露，祈愿天子万寿无疆！“校文天禄阁，习战昆明水”，指的是文武百将各司其职，文将治国安邦，武将戍边拓疆。“朱邸抗平台，黄扉通戚里”，说的是权贵们的居所，如同皇帝的离宫一样众多华丽。他们不但身居华屋而且饮食考究，“炊金馔玉待鸣钟”，真是气派。“小堂绮窗三千户，大道青楼十二重”是他们娱乐的场所。娼优之多可想而知。她们是由于统治阶级生活需要而滋生的附属阶层。她们的生活自然也豪华奢靡：“宝盖雕鞍金络马，兰窗绣柱玉盘龙。”这样的生活是“朝游北里暮南邻”的锵金鸣玉的王侯贵人所带来的。除了北里南邻的“多近臣”，还有那些失势的旧臣元老和专宠的新贵：“陆贾分金将燕喜，陈遵投辖正留宾。赵李经过密，萧朱交结亲。”他们也都有各自的活动场所和享乐消遣之法，游说饮宴，兴高采烈，逍遥自得。这是朝廷之外的另一番热闹景象。
第二个层次是描绘长安的夜生活，从暮色苍茫到更深漏残，绿杨青桑道上，车如流水马如龙。一边是艳若桃李的娼妓，一边是年少英俊的侠客。碧纱帐里，彩珠帘内，皇帝与宠妃，使君与罗敷，出双入对，相互依偎，厮守之状如胶似漆。歌舞场上，轻歌曼舞。王公贵人，歌儿舞女，沉迷于灯红酒绿的梦幻里。他们便是如此浑浑噩噩度过自己的一生，岂能如蘧伯玉一般，“年五十而知四十九年非”呢？现实是残酷的，乐极必定生悲。因而诗人在第三部分（从“古来荣利若浮云”至“罗伤翟廷尉”）以其精练灵活的笔触，描绘出一幅动人心弦的历史画卷，把西汉一代帝王将相、皇亲国戚你死我活的残酷的斗争景象和世态人情的炎凉，状写得淋漓尽致。考究用典，精到的议论，生动的描绘，细腻的抒情，惊醒的诘问，交叉使用，纵横捭阖，举重若轻地记录了帝京上层社会的生活史。这部分重点揭示了封建统治阶级的腐朽和无法逃脱的没落命运。
“古来荣利若浮云，人生倚伏信难分”！从古到今，统治阶级都是一样的。诗人生活的武则天时代，朝廷内部争权夺利激烈，酷吏罗织罪名陷害忠良，正所谓“倏忽搏风生羽翼，须臾失浪委泥沙。”有谁能够掌握自己的命运呢？面对唐朝的现实，诗人发出无可奈何的慨然而叹：“已矣哉，归去来”！继而诗人列举了汉代著名的贤才志士，他们的升迁湮滞，都不取决于个人学识才智的高低，而取决于统治者的好恶。司马相如辞赋再佳，怎奈景帝不喜欢辞赋，只得回到临邛卖酒为生；后来武帝赏识他的辞赋，经过狗监的推荐，才被召任为郎。扬雄学识尽管渊博，然而成、哀、平三位皇帝都不赏识他，他也就无法被提升。“十年不调几邅回”，语意双关，既指张释之十年为骑郎事，也是叹息自己十年没升迁的境遇。汲黯因为直谏而遭到忌恨，贾谊因为才高而被谗言所害。这一结尾，婉转地表达了忠直之士难以被容纳之意。
沈德谮曾这样评论《帝京篇》：“作帝京篇，自应冠冕堂皇，敷陈主德。此因己之不遇而言，故始盛而以衰飒终也。首叙形势之雄，次述王侯贵戚之奢侈无度。至古来以下，慨世道变迁。已矣哉以下，伤一己之湮滞，此非诗之正声也。”诗论家评诗，立场不同，标准各异，结论自然相左。陈熙晋曾反驳沈祐谮说：“窃谓不然，夫陈思王京洛之篇，每涉斗鸡走马；谢眺金陵之曲，不离绿水朱楼，未闻例效班、张，同其研铄。此诗为上吏部而作，借汉家之故事，喻身世于本朝，本在摅情，非关应制。……篇末自述邅回，毫无所请之意，露于言表。显以贾生自负，想见卓荦不可一世之概。非天下才不能作是论也。沈说非是。”按如今的理解，沈祐谮所说的“次述王侯贵戚之奢侈无度”，并不是该诗的缺点，反而是其生命力之所在。诗人以汉事讽唐，大胆揭露统治阶层的荒淫腐败，以至于“衰飒”，也正是其最富有现实意义之处。
《帝京篇》的特色，正象闻一多先生所评论的那样，是“洋洋洒洒的宏篇巨作，为宫体诗的一个巨变。仅仅篇幅大没有什么，要紧的是背面有厚积的力量撑持着。这力量是前人谓之‘气势’，其实就是感情。所以卢骆的来到，能使人麻痹了百余年的心灵复活。有感情，所以卢骆的作品，正如杜甫所预言的，‘不废江河万古流’。”
这首诗是呈给吏部侍郎的，因此内容比《长安古意》庄重严肃 ，气势也更大。形式上较为自由活泼，七言中间以五言或三言，长短句交错，或振荡其势，或回旋其姿。铺叙、抒情、议论也各尽其妙。词藻富丽，铿锵有力，虽然承袭陈隋之遗，但已“体制雅骚，翩翩合度”，为歌行体辟出了一条宽阔的新路。