秦始皇灭六国后，采纳李斯的建议，废除分封制，改行郡县制。地方行政机构分郡、县两级。郡县主要官吏由中央任免。

三川郡是秦朝的郡级行政区。最早是战国韩宣王置，以境内有河、洛、伊三川而得名。秦庄襄王元年（前249年）复置，郡治位于洛阳（一说荥阳）。部辖境相当今河南黄河以南，灵宝以东的伊、洛流域和北汝河上游地区。

公元前261年，李斯二十岁时喜得长子，取名李由。李由天资聪颖，自幼尊老敬贤、勤奋好学，志存高远，邻里都夸李斯教子有方，日后前程不可限量。

秦始皇十年（公元前237年），李斯被逐，向秦王上《谏逐客书》。嬴政纳李斯言废《逐客令》，复李斯官为“用事大臣。”
嬴政为安定李斯心，特许他回上蔡接家属来咸阳定居，李由随父移居咸阳。时逢李斯“官制更新”治国方略的实施，李由应征入伍。李由在军中足智多谋、英勇善战，凭他在军中的贡献和个人才能，经“官制考核”被晋升为三川郡守。

秦末陈胜吴广揭竿而起，向西进攻。
陈胜令吴广为假王，统率诸将围攻荥阳，由于李由驻兵镇守，“吴叔弗能下”（《陈涉世家》）

李由抗击义军应在二世元年（公元前209年）九月，按当时发展速度而论，至少有十万之众。可是李由的兵力有多少呢？据史料记载：秦置郡的编制是设郡守一人，负责全郡政务。郡丞一人，负责日常事务。郡尉一人，负责“典兵，备盗贼”。就是说郡尉的职责是缉捕盗贼，并未掌握正式作战武装。可见三川郡的兵力是有限的。若想抵抗住反军是不可能的事情。但是从时间上计算，李由坚守荥阳至章邯荥阳解围，长达五个月之久，可见李由团结军民、与敌作战是艰苦卓绝，而且指挥是英勇的。

然而，赵高却诬陷李斯父子说：“楚盗公行，过三川，城守不肯出击。”（《李斯列传》）曾想，以有限的兵力被吴广所困，哪里还有兵力防御他地呢？三川郡的官兵能够坚守城池不被吴广所破，就是万幸了。

从荥阳解围后的战局看，李由不但肃清了三川郡境地的反秦乱军，还组织了一支强大的军队与章邯联合作战，并把陈涉反秦乱军击溃到山东省的西部和江苏省的北部。李由凭借雍丘地势险要，对故城又重新加固，修筑城防，作为军事据点与刘邦、项羽反秦军队血战。终因寡不敌众，秦军大败，李由壮烈牺牲，年仅四十多岁。有：“大破秦军斩李由。”（《项羽本纪》）项羽对李由率领的军队不称三川军，而称秦军，可见李由统率的军队已经成为秦朝的正规军，其中不知耗费李由多少心血。

《史记·秦本纪》记载：公元前249年，“东周君与诸侯谋秦，秦使相国吕不韦诛之，尽入其国”，“使蒙骜伐韩，韩献成皋、巩，秦界至大梁，初置三川郡”。三川郡治应该在汉魏洛阳故城内。

后吕不韦被任为丞相，封文信侯，洛阳十万户为封地，吕不韦封地就是洛阳南宫遗址，也就是现在洛阳市东郊龙虎滩村西北 。
吕不韦在此大兴土木，修建了风景幽雅、规模宏大的园林建筑——南宫。由于缺乏考古支持，只能从文献之中对南宫进行大致的了解。根据元《河南志》记载，南宫的主体宫殿坐落在南北中轴线上，建筑布局整齐有序。南宫是一个格子形的布局。中轴线两侧的四排宫殿与中轴线平行。每座宫殿建筑的前后左右都有直道与其他宫殿相通。

由吕不韦和李斯长子李由这两位重量级人物担任洛阳（三川郡）地区的一把手，可见在秦时洛阳的地位仍然是非常重要的。

楚汉之争，刘邦获胜。前205年，刘邦入洛阳南宫，改三川郡为河南郡。刘邦本欲定都洛阳，由于天下局势未定，谋士娄敬的一番话促使刘邦西迁至防御更加坚固长安定都。
刘邦在洛阳期间留下了南宫论三杰的佳话。《史记》记载，帝置酒洛阳南宫，上曰：“夫运筹帷幄之中，决胜千里之外，吾不如子房；镇国家，抚百姓，给饷馈，不绝粮道，吾不如萧何；连百万之众，战必胜，攻必取，吾不如韩信。三者皆人杰，吾能用之，此吾所以取天下者也。项羽有一范增而不用，此所以为我所擒也。”

汉景帝时七国之乱席关东各地，汉景帝命窦婴坐镇洛阳，控卫关中，指挥汉军平叛，最终将七国联军击败，之后将洛阳建设成关东第一军事重镇

史记高祖本纪：天下大定，高祖都洛阳，诸侯皆臣属。洛阳是西汉开国首都。