秦孝公十二年（前350），為了鞏固第一次變法的成果，為秦日後的中原爭霸創造更有利的條件，商鞅被任命為大良造，開始進行第二次變法。而商鞅的二次變法頒佈的首條詔令便是遷都咸陽。這是自秦靈公“居涇陽”、秦獻公“城櫟陽”後，正式將都城遷在這裡。此後秦人創造了輝煌的戰績和璀璨的歷史，咸陽由此成為中國歷史上的第一個帝都。
在軍事戰略方面，三家分晉後，魏國因為李悝的改革而迅速崛起，成為戰國時期數一數二的強國，秦國想要揮師東進，魏國首當其衝。秦獻公徙都櫟陽，其目的便是為了東征中原。但是隨著秦魏之間鬥爭形勢的變化，雙方爭鋒的焦點已由河西地區轉移到函谷關以東，如此一來，櫟陽的位置就有些偏北了。而咸陽地處涇渭交匯之處，北依高原，南臨渭河，東有高陵環繞，西有千里沃野，足以保障軍需，居高臨下，戰略地勢十分優越。
在交通運輸方面，咸陽附近道路密集，“天下輔輳，並會而至”。橫貫關中的東西大道濱渭而行，沿渭河北岸可東出臨晉關（在今陝西省大荔縣東），直抵魏國腹地。春秋時期，秦穆公令公子摯送晉公子重耳回國，至渭陽，便是“東行送之於咸陽之地”，然後由此入晉的；麻隧之戰，諸侯聯軍攻至秦國腹地，也很可能是沿此道而行。沿灞水與丹水谷地東南行，穿越秦嶺可直達荊楚，這條道路在灞水下游與函古道相交，離咸陽也很近。另外，咸陽靠近渭河，是一個重要的渡口，若浮渭而下，可直入黃河，便於漕運。秦孝公遷都咸陽，重要原因之一就是為了控制這一渡口。
在地理環境方面，咸陽境內有許多黃土臺原，土質深厚肥美，又地形高亢，不受河水氾濫之災。境內灃水、涇河、渭河多條河流交匯，孕育出大片的良田沃土，比櫟陽一帶的鹽鹼地土質好的多，足以滿足農業生產的需要。山行地勢上，逶迤起伏的秦嶺與嵯峨山、九嵕山南北環抱，險峻巍峨；周圍關隘林立，東有崤山、函谷關、難控嶢關、武關。西依攏山、大散關，北借黃土高原、蕭關，四面都有天然地形屏障，“四塞為固，金城千里”。定都咸陽，進可以攻，退可以守。而且咸陽距離周的鎬京不遠，又曾是畢公高的采邑，人口密集，經濟、文化發達。
在政治集權方面，雍城長期作為秦國的都城，盤踞著大量的舊貴族勢力，他們對新法的推行產生了巨大的阻力。遷都咸陽後，能在很大程度上擺脫這些舊勢力的束縛，有利於新法的迅速實施。
最終，秦孝公 十三年（前349），秦正式由櫟陽遷都咸陽。
