經過十幾年的戰爭，清王朝終于將大順、大西兩大農民軍與南明永歷政權的聯合抗清陣線鎮壓下去，取得了對湖南全境的統治。
然而，就在湖南轉向安定和發展之時，戰社禍又起。1673年（康熙十二年），盤踞云南的吳三桂悍然發動叛亂，并迅速出兵云南進入湘西，使三湘大地又陷入戰火之中。次年春，叛軍自湘西突人湘北、湘中地區，連陷常德、衡州、岳州。長沙三面受敵，清偏沅巡撫盧震慌忙棄城而走，1674年3月，長沙協副將黃正卿等以城投降，長沙淪陷。吳三桂占領長沙后，在此設置偽官，“開征偽餉”，派駐將領，分兵四處騷擾，居民逃散，“城市一空”。
是年7月，康熙帝命貝勒尚善為安遠靖寇大將軍，與順承王勒爾錦分道進兵湖南。1875年初，又以安親王岳樂從江西袁州西擊湖南。長沙成為清軍與吳三桂叛軍激烈爭奪之地。次年，清軍收復醴陵、瀏陽，進攻長沙。吳三桂急忙增兵防守，并親自趕來長沙，屯駐于湘江西面岳麓山，指揮抵抗。清廷又從陜、豫2省調兵前來會戰，與吳三桂相持于長沙，近一年之久。1677年春，清軍從北、東兩路夾攻，攻克長沙，吳三桂逃往衡州。清朝恢復了在長沙的統治，為平定吳三桂叛亂鋪平了道路。其后，吳三桂在衡州稱帝，但已成強弩之末。清軍以強大的陣容同時從湘北、湘中、湘南展開攻勢，叛軍節節告潰，終于在1680年夏季被超出湖南，次年在云南徹底失敗。清朝平定吳三桂叛亂的戰爭取得了最后勝利。
平定吳三桂叛亂，標志清朝確立了對湖南的統治，長沙又進入了新的歷史時期。
清代前中期是長沙古代歷史的終結之時，也是其歷史發展的一個極為重要的時期。這一時期，長沙作為湖南政治、軍事、經濟、文化中心的地位最終得以確立，其社會經濟、文化又得到了很大的發展。
清朝初期沿襲并進一步完善了明朝的政治軍事制度。在政治上仍實行省、府（州）、縣（州）三級制，但也作了不少重要的改變。原來明朝為用兵作戰而臨時設置的總督和巡撫改為常設，并兼轄軍事，成為省的最高軍政長官，而原有的布政、按察兩司長官則變為其屬員，分別主管一省的民政、財政和司法。省以下為府（直隸州、廳），府以下為縣（散州、廳）。為便于統治，將省以下的分守、兵備各道改為常設，作為省的派出機構。
清初，湖南屬湖廣總督和湖廣布政使司，總督、布政使均駐武昌。1664年（康熙三年），清王朝以湖廣右布政使司駐長沙，主管今湖南地區的民政和財政。同年，又將原駐節沅州的偏流巡撫移駐長沙。至此，湖廣行省正式劃分為湖北、湖南兩省，湖南成為一個單獨的行政省。清前期著名“清官”趙申喬、潘宗洛等都任過偏沅巡撫。在他們任上“凡貪贓枉法者，從不少貸”，并在疏請兩湖分闈、安撫苗民等方面有所建樹。1723年（雍正元年），清朝廷正式改湖廣右布政使司為湖南布政使司。次年又改偏流巡撫為湖南巡撫。
兩湖分治，是湖南也是長沙政治歷史上的一個重要的政治事件。自元朝實行行省制以來的400多年中，兩湖一體屬于區域廣闊的湖廣行省，其最高長官長駐武昌，于行使政務多有不便。兩湖分治，使洞庭湖以西以南和五嶺以北的廣大地區，依自然地理形勢成為一個有機的行政整體，從而進一步適應了湖南社會經濟文化的發展和社會的治理，對后來的歷史發展產生了重要的影響。
清代湖南行省以長沙為治所，下轄長沙、寶慶、岳州、常德、辰州、沅州、永順、衡州、永州等9府和澧州、靖州、郴州、桂陽州等4直隸州，乾州、風凰永綏、晃州、南洲等5直隸廳，共18個直屬行政區。其省、府（州、廳）之間設有長寶、岳常澧、辰沅水靖、衡永郴桂等4道，長沙屬長寶道（轄長沙、寶慶2府）。
兩湖分治，最終確立了長沙在湖南全省的中心地位。湖南的最高軍政長官湖南巡撫及其所轄的布政、按察兩使都駐節長沙，今長沙青少年宮即是湖南巡撫衙門舊址，今中共長沙市委和市人民政府所在地為布政使司衙門，而今長沙市公安局即是按察使司衙門故地，布政使司的派出機構長寶道治所也設于長沙。千古名城長沙充分地發揮了她作為全省軍政中心的重要作用。清后期光緒年間擔任湖南巡撫的卞寶第曾經論說：湖南之地“演迤延屬，周袤可三干余里，城邑屯戍以百計，績交棋布，錯若犬牙，而以長沙一郡為撫治，衛內則資乎衡、寶、岳、常，捍外則恃乎辰、沅、永、靖，居中控馭，遠駕不勞，斯亦形勢之余勝也！”精辟地閘述了長沙在湖南全省的重要地位。
清代的長沙府，其行政區劃仍如明代，下轄12州縣，治所仍在長沙城，與長沙、善化2縣同城而治。
清代的軍事制度與明代有了很大的不同。清前中期，其軍隊主要由八旗兵和綠營兵組成。其駐防湖南的為綠營兵，最高一級稱“標”，長官為提督；標下設“鎮”，長官為總兵；鎮下設“協”，長官為副將；協下設“營”，長官為參將、游擊、都司、守備。長沙自1664年偏沅巡撫移駐之后，設有撫標，下設左、中、右3營共3千營兵，后裁撤中營，有兵1000余人。又設有長沙協，以副將統帶，有兵1000余人。營以下于各州縣要隘之處廣設“塘汛”，以千總、把總或外委帶領綠營兵分關把守。當時的長沙府即有塘汛118處、兵404名。
作為湖南省會和全省的首善之區，清朝統治者對長沙的軍事設施與布防十分重視。1654年（順治十一年），洪承疇統兵南下，曾拆除明吉王府城磚石，加固長沙城垣，于是“城池崇屹，甲于他郡”。乾隆以后又多次修繕，“天心閣險要為一城最”，下臨深池，左右設炮臺9座，固若金湯。
明末清初，湖南歷經清兵南下征服戰爭和平定吳三桂叛亂之役，社會經濟受到嚴重破壞。而長沙處于湖湘首要，更為慘重。自吳三桂之亂平息到鴉片戰爭前的近200年中，由于清政府采取與民休息的政策，吏治清明，因而社會政治比較穩定，經濟文化又有較大發展，呈現出“康乾盛世”的繁榮景象。
