את העיר לוויאנג ייסד בראשונה הדוכס של ג'ואו, אחיו של המלך ווּ, מייסד שושלת ג'ואו במאה ה-11 לפנה"ס. הוא קרא לעיר צֵ'נְגג'וֹאוּ ושיכן בה את שאריות האצולה של שושלת שאנג. בשנת 770 לפנה"ס הפכה העיר לבירת הממלכה. היא נהרסה במלחמת אזרחים בשנת 510 לפנה"ס ונבנתה מחדש שנה לאחר מכן.
בשנת 25 לספירה הפכה לוויאנג לבירת שושלת האן המזרחית, תוך שמעמדה מתבסס כאחד ממוקדי התרבות הסינית במשך מאות השנים שלאחר מכן. בשנת 68 הוקם בעיר מקדש הסוס הלבן, המקדש הבודהיסטי הראשון בסין. המקדש עדיין קיים, אם כי המבנים הנוכחיים הם בעיקר מן המאה ה-16.
בשנת 190 נחרבה העיר במהלך מלחמה פנימית בשושלת האן המזרחית, והבירה הועתקה מערבה לצָ'אנְגְאֶן (שִׂיאָן של ימינו). שלושים שנה לאחר מכן, בתקופת שלוש הממלכות, השיב לה את מקומה הקיסר וֶן, כשהפך אותה לבירה של שושלת ויי. שושלת גִ'ין, שאיחדה מחדש את סין, מיקמה גם היא את בירתה בלוויאנג. העיר הוחרבה בשנית בשנת 317 כאשר פולשים מצפון אילצו אותה להעתיק את בירתה לגְ'ייֶנְקָאנְג (נאנג'ינג של ימינו).
בשנת 493 העתיקה שושלת וֵיי הצפונית, אחת מהשושלות הדרומיות והצפוניות, את בירתה ללוויאנג. סמוך לעיר החלו לחצוב פסלי בודהה במערכת מערות לוֹנְגְמֶן. למעלה מ-30,000 פסלי בודהה נחצבו בסלע באותה תקופה, והם מהווים היום אתר מורשת עולמית, אף כי ראשיהם של רבים מן הפסלים נותצו בזמן מהפכת התרבות. עם פיצול השושלת ב-534 לשושלת ויי המזרחית והמערבית, שוב איבדה העיר את בכורתה, כשהשושלת העתיקו את בירותיהם ליֶצֵ'נְג ולצָ'אנְגאָן, בהתאמה. צָ'אנגְאָן נותרה הבירה גם לאחר איחוד הקיסרות תחת שושלת סווי וכן תחת שושלת טאנג אחריה. לאחר מכן לא חזרה לוויאנג להיות הבירה, אלא לשנים ספורות בשלהי שושלת טאנג (904-907), וכן תחת ממלכת טאנג המאוחרת (923-936) בתקופת חמש השושלות ועשר הממלכות.
