به نظر بسیاری از محققان به جای شهر خرم‌آباد فعلی زمانی شهر مهم عیلامی یعنی خایدالو قرار داشته‌است. همچنین بسیاری از محققان بر این عقیده هستند که شهر قدیمی شاپورخواست در دوره ساسانی و قرن نخست هجری که دارای اهمیت بسیاری بوده در مکان شهر قدیمی خایدالو و مکان فعلی شهر خرم‌آباد قرار داشته‌است. هنوز بقایایی از دیوارهای بزرگ و پهن که از سنگ و ملاط به سبک دوره ساسانی از مکان کنونی شهر تا روستای تیربازار وجود داشته‌است دیده می‌شود. در اواخر قرن ششم خاندان اتابکان لر کوچک شهر خرم‌آباد را به عنوان مرکز حکومت خود انتخاب کرده و آن را توسعه دادند. احتمالا در اثر حمله مغول بخش عمده‌ای از شهر ویران شده‌است.
