进入战国以来，秦国由于封建变法彻底并执行了正确的战略方针，国力日益雄厚，军事斗争取得节节胜利，为统一六国奠定了坚实的基础。秦王嬴政亲政后，“奋六世之余烈”，积极从事统一全国的事业，在公元前230年到前221年10年的时间里，先后兼并六国，结束了春秋、战国的分裂割据局面，建立起统一多民族的专制主义中央集权的封建国家，中国历史从此进入了一个新的发展阶段。而作为社会生活中的重要方面——军事领域，在秦代也呈现出新的面貌，成为中国历代军事发展史上的重要一页。
中央集权的军事领导体制
秦朝是我国历史上第一个统一的专制主义中央集权的封建国家，此时创立的以皇帝为首的中央集权军事领导体制对后世产生了极大影响。
秦统一以后首创皇帝制，确立了皇帝的至高无上的地位，皇帝执掌着全国最高的军事权力。形成于战国时期的玺、符、节制度，从此成为皇帝掌握军事领导权的重要手段。全国各地军队的调发，将帅兵权的授予都须以皇帝的虎符为信物。虎符以铜铸成虎形，背刻铭文，分为两半，一半留在皇帝手里，一半发给地方官吏或统兵的将帅。任何军队的调发，须由皇帝所遣使臣持符验合。方能生效。传世的“新妻阝虎符”即战国晚年秦王颁发给驻守新妻阝的将领的兵符，有铭文曰：“甲兵之符，右在王，左在新鄯。凡兴士被甲，用兵五十人以上，必会王符，乃敢行之。燔燧事，虽毋（毋）会符，行殴（也）”。证明秦国军队从战国时期就由国君直接控制。同时，皇帝下达军令必盖上由他专用的玺；一般远程的军事行动，须持节作为通行证。
在皇帝以下，中央一级的最高军事职官是太尉。太尉在秦统一以前称尉或国尉，职位本来次于大良造，撤消大良造之后，国尉即升为武官之长。《汉书·百官公卿表》：“太尉，秦官，金印紫绶，掌武事。”将其列在“三公”之内。秦统一后，已改称国尉为太尉。太尉作为武官之长，由皇帝亲自任命，当时一切军务的最后决断权在皇帝手中。太尉只有带兵权，并无调兵权。国家有事发兵时，皇帝往往临时指派将军统兵。他们都是战时受遣，事毕即解除兵权，回归朝中。所以，秦朝太尉在名义上作为武官之长，但在史书上从未见有关秦太尉掌兵的任何具体事迹，这说明了我国古代中央集权的军事领导体制，自建立伊始便以皇帝独裁为其重要特征。
中央集权的军事领导体制是与郡县制的行政体制相适应的。在郡、县、乡均有专职主管军政的职官。各郡都设郡尉一职以掌管军政，负责中央规定的兵员的征集、调遣和武器装备的制造、保管以及地方治安等项，所谓“掌佐守典武职甲卒”。各县设县尉，掌管一县军政；县以下的乡也设游徼主管军政、治安。但郡县都没有如诸侯国那样的军队和军权、军权是高度集中于中央（皇帝）之手的，地方只负责管理军赋（军政）事宜。这样就保证了以皇帝为主宰的中央集权的统一的军事领导体系，它在中国封建社会中延续达二千年之久。
车、步、骑、舟师兵种
战国时期各国军队已有车、步（徒）、骑诸兵种之分，有些国家还有舟师水兵。秦统一各国后，各兵种都被保留下来。
车兵在春秋时期是作战的主力，其作用自战国逐渐减退。但是秦朝建立以后，车兵依然在作战中担负着重要任务，当时车兵与骑兵统称“骑士”。进攻中，车兵冲陷敌阵，破坏敌军战斗队形；防御时，以战车布成阵垒，阻滞敌军的冲击。车兵的编制基本上仍沿战国时制度。一般可分为御手、乘车战士和车属徒兵三部分。作战中，御手在前双手驱车，铠甲的披膊（护臂）长及手腕，另以护手甲、护颈甲、胫缴分别用来保护手、颈和腿。因为只有保护住御手的安全，才能避免车马失控。乘车战士则以长矛、钺及弓箭武装，配以盾牌和带发射架的弩，敌近时用矛、钺，敌远时放弩射箭。车属徒兵的装备与步兵相同，但任务是与战车紧密配合，互相掩护，共同作战。
步兵是秦代军队的主要兵种，称为“材官”。有轻装步兵与重装步兵之分。轻装步兵不穿铠甲，机动灵活，战时在前排，以弓弩杀伤远距离敌人。重装步兵大多身着铠甲，战时在轻装步兵之后，待与敌人接近时，以戈、矛、钺、殳、铍等兵器，与敌格斗。步兵的低级军官主要是屯长、百将。其装备与士兵相同，也有披甲与不披甲之分，但他们都备有利剑，有时直接冲锋陷阵，有时持剑指挥。轻装步兵与重装步兵的区分，是由武器装备与战斗需要决定的，在军制史上是一个进步。
战国时期秦国就以骑兵精良著称，统一六国后，秦朝仍注重骑兵的作用。但是，从骑兵装备看仍与战国时期相同。骑兵虽配备有齐全的鞍鞯，却尚未发明马蹬，骑士两脚悬空很不利马上格斗。又因为剑在砍杀时易于折断，所以当时的骑兵主要装备是弓箭，这适宜于较远距离作战。却也限制了骑兵优势的发挥。
秦统一六国后，舟师水军也有很大的发展，称为“楼船”或“楼船士”。秦始皇三十三年（前214），秦派屠睢“将楼船之士攻越。”这次攻伐百越之战，秦朝用兵五十万，并以“楼船之士”为主力，可见其水军规模之大。
秦军作战时多以车、步、骑诸兵种混合编队，协同战斗。如此，既可发挥各种兵器特长，又能弥补各兵种的缺点。从秦始皇陵兵马俑坑出土的情况看，在一个数千人组成的军阵中，有执矛秉钺的步兵，有驾御战车的车兵，也有策马而立的骑兵，诸兵种各司其职，默契配合。另外，秦统一以后，全军的武器装备均由朝廷统一发放，国家设有专门兵器仓库并制定了各项保管规定。
按年龄征兵的兵役制度
秦朝实行普遍征兵制，凡适龄男子都必须在专门的名册登记，并开始服徭役，当时称此为“傅籍”。过去学者曾认为秦代始役年龄是23岁，但云梦秦简出土后，根据《编年记》推算方知秦代规定傅籍的年龄是17岁而不是23岁。另据《秦律·傅律》可知，凡到始傅年龄者须亲自向政府登记注册，除写清姓名、年龄外还要写明是否有残疾。如发现有登记不实或拒不登记者，所在乡的典、老要受罚甚至受刑。至于止役岁龄则视本人有无爵位而定，有爵位者56岁止役，无爵位者须至60岁。
秦代的兵役制度的特点是按年龄实行普遍征兵制。凡到傅籍年龄者一律服兵役二年，一年在本郡，一年去京师或边疆，统称“正卒”。在本郡服役期间，由于兵种分工和服役地区不同，步兵称为“材官”，车兵和骑兵称为“骑士”，水军则称为“楼船士”。如去京师服役，称为“卫士”；若去边疆服役则称为“戍卒”。除正卒以外，还有“更卒”。也就是说，每一成年男子，在其一生中需服兵役二年以外，每年还需在本郡县服役一个月，主要担负修筑城垣、道路及军需运输等军事性劳役。到期更换，故称“更卒”。凡成年男子，除按规定服“正卒”、“更卒”兵役以外，如遇军事需要，还得随时准备应征入伍。这种全国性按年龄征发的普遍征兵制，对后代影响极大。
军爵制与军事训练
秦自商鞅变法，实行“利禄、官爵抟出于兵”的军爵制。
军爵制的特点是按军功授爵，分为二十等级：公士、上造、簪袅、不更、大夫、官大夫、公大夫、公乘、五大夫、左庶长、右庶长、左更、中更、右更、少上造、大上造、驷车、大庶长、关内侯、彻侯。公士最低，彻侯最高。凡因军功而获得爵位者，可以享受各种优惠的特权，例如可以减免刑罚、免除部分徭役、可以获得一定数量的土地房屋与庶子奴隶等劳动力，爵位可以荫及子孙，等等。由于秦国实行以军功论赏的军爵制，官兵作战勇敢，此制成为秦统一战争胜利的重要原因之一。秦朝建立后军爵制依然盛行，李斯为丞相时仍是“官斗士，尊功臣，盛其爵禄”。秦王朝统治机构的各级职官主要由那些战时以军功封爵的官吏把持。然而，统一战争之后的军爵制毕竟不可避免地要发生变化，其中一个显著特点即其“军爵”性质的逐渐淡化。此时由于战争减少，赐爵的条件不再局限于立军功，赐爵的对象已扩大到了修驰道者及自愿徙边的刑徒等。军爵制的这种变化表明，国家统一以后的和平时期已没必要再像过去那样格外强调以军功赐爵了。
统一以后战争减少，但国家对士兵的军事训练并未放松。国家法令规定，“非教士不得从征”，必先受军训一年。正卒分别按材官、骑士、楼船士等不同兵种进行训练，各郡则因地制宜各有侧重地训练不同的兵种。大体上巴郡、蜀郡、颍川等地多材官，上郡、北地、陇西等地多骑士，江淮以南多楼船士。一旦有战事，国家按需要征调不同地区部队。平原作战征调车兵、骑兵，山地作战征步兵，南方水域作战则调水军。如此军训及征调方式体现出全国统一后的又一军制特点。
军事后勤保障制度
秦朝是我国历史上第一个全国性中央集权专制主义政权，其军事后勤保障制度的建设和实施，也充分体现了这一特色。当时秦军队的武器、铠甲、粮食、马匹，均由国家统一提供，国家设有专门的武库。秦统治者十分重视军粮问题，他们“令黔首自实田”，鼓励农民大量开垦土地，种植粮食。然后依靠政权的力量，向人民征收相当数量的租赋，“收泰半之赋”。这些赋税从数额上说，是相当可观的：“秦田租口赋盐铁之利二十倍于古。”它们除了用来满足统治者的挥霍外，其中很大一部分被用于供养一支庞大的军队，秦朝在京城设有太仓，在荥阳建有敖仓，贮备了大批粮食，战时有专官负责补给、调拨。骑兵在秦代已大量使用，马政遂成为国之大政。秦朝制订了《厩苑律》等法令，对马匹的放牧、调教、管理均作出了具体的规定。