从公元前230年至前221年，在首尾十年间，秦王政陆续攻灭韩、魏、楚、燕、赵、齐六国，结束了战国时期的割据局面。从此“海内为郡县，法令由一统”，在中国历史上第一次建立起统一的、专制主义中央集权的封建王朝——秦。
殷、周和春秋战国时期，最高统治者一般都称为“王”。秦王政并六国后，认为“名号不更，无以称成功，传后世”，下令议帝号。丞相王绾、御史大夫冯劫、廷尉李斯等认为，秦王政德兼三皇，功过五帝，上尊号为“泰皇”，命为“制”，令为“诏”，天子自称“朕”。秦王去“泰”取“皇”，用上古帝位号，称“皇帝”，其他如议。并废除谥法，自号“始皇帝”，“后世以计数，二世、三世至于万世”。秦朝皇帝虽然二世而亡，但“皇帝”这一名号却为历代封建王朝所袭用。
为加强中央集权，秦王朝建立了一整套从中央到地方的严密统治机构和封建官僚制度。在皇帝之下，中央设丞相（掌全国政务）、御史大夫（辅助丞相，主管监察、执法）、太尉（掌全国军事），合称三公。下设奉常（掌宗庙礼仪）、郎中令（掌皇帝侍从警卫）、廷尉（掌司法）、治粟内史（掌财政经济）、典客（掌对外及少数民族事务）、宗正（掌皇族事务）、卫尉（掌宫廷警卫）、太仆（掌皇帝车舆及马政）、少府（掌山海池泽之税，以供皇室），合称九卿。此外，还设有掌治宫室的将作少府，掌通古今以备顾问的博士，掌征伐的前后左右将军等。上述官僚，均由皇帝任免，概不世袭。
丞相王绾认为：“诸侯新破，燕、齐、荆地远，不为置王，毋以填之，请立诸子，”要求恢复分封制。始皇下其议于群臣讨论，群臣皆表示同意。只有廷尉李斯持异议，他说：“周文、武所封子弟同姓甚众，然后属疏远，相攻击如仇雠，诸侯更相诛伐，周天子弗能禁止。今海内赖陛下神灵一统，皆为郡县，诸子功臣以公赋税重赏赐之，甚足易制。天下无异意，则安宁之术也。置诸侯不便。”始皇采纳李斯建议，分全国为内史、北地、陇西、上郡、九原、三川、砀郡、颍川、南阳、邯郸、上谷、巨鹿、渔阳、右北平、河东、上党、太原、代郡、雁门、云中、辽东、辽西、东郡、齐郡、薛郡、琅邪、泗水、汉中、巴郡、蜀郡、会稽、九江、鄣郡、南郡、长沙、黔中等三十六郡。此后随着边境的开发和郡治的调整，又增立闽中、南海、桂林、象郡，共四十郡。郡置守（掌一郡政务）：尉（辅助郡守并掌军事）、监（掌监察，直属御史大夫）。郡下设县，县设令、长（万户以上为令，万户以下为长），主管一县政务。县以下还有乡、亭两级行政组织，“大率十里一亭，亭有长。十亭一乡，乡有三老、有秩（《续汉书·百官志》五：“有秩，郡所署，秩百石，掌一乡人。”注引《汉官》云：“乡户五千则置有秩。”）、啬夫、游徼。三老掌教化，啬夫职听讼、收赋税，游徼巡禁贼盗”。
为了巩固新建立的秦王朝，秦始皇还采取了一系列统一制度的措施。秦统一中国以前，货币异常复杂，各国货币的形状、大小、轻重各不相同，计算单位也不一致。为了发展封建经济，秦始皇下令以原秦国制度为基础进行统一。货币：战国时钱币形制不一，三晋为布钱，燕、齐为刀钱，楚有铜贝（蚁鼻），秦、周为圆钱。当时，黄金为各国通用交换媒介。秦始皇改以黄金为上币，镒为单位，重二十两（一说重二十四两）；以圆形方孔之铜钱为下币，文日半两，重如其文。废除原在秦国以外通行的六国货币。度量衡：以秦国“衡石丈尺”为标准，全国划一。度以寸、尺、丈为单位，采取十进位制；量以龠（音月）、合（读葛）、升、斗、桶（斛）为单位，基本采取十进位制（其中二龠一=合是例外）；衡以铢、两、斤、钧、石为单位，规定二十四铢为一两，十六两为一斤，三十斤为一钧，四钧为一石。
与此同时，秦始皇接受丞相李斯建议，下令对各国原来使用的文字进行整理，“罢其不与秦文合者”，规定以原来秦国的小篆为公文法令的标准文字。为推行统一书体，秦始皇命李斯、赵高、胡母敬分别用小篆字体编撰《仓颉篇》、《爰历篇》和《博学篇》，作为标准文字范本。以后因为政府公文繁多，程邈又根据当时民间流行的字体，加以省改，整理出更为简便的新书体——隶书，作为日用文字在全国范围推广。虽然如此，但大篆、小篆仍为一般著作家通用的文字。
秦始皇还依据秦法，统一法律制度，制定了比较完整的封建法典——《秦律》。根据1975年12月湖北省云梦县睡虎地区出土的秦代竹简，有《田律》、《厩苑律》、《金布律》（关于国家财会、物资管理、借贷等的规定）、《关市律》、《置吏律》等约三十余种，包括政治、经济、军事各方面。此外，秦统一后，还下令统一全国车轨，规定轨距宽六尺；统一田亩，每亩定为二百四十方步。
战国时期，由于长期战争，各诸侯国在各地修筑了不少关塞堡垒。秦始皇统一中国后，立即下令拆除阻碍交通的全部壁障。秦始皇二十七年（前220），修建以首都咸阳为中心的驰道，“东穷齐、燕，南极吴、楚，江湖之上，濒海之观毕至。道广五十步，三丈而树，厚筑其外，隐以金椎（筑令坚实而使隆高），树以青松”。为加强关中与河套地区的联系，秦始皇三十五年（前212），又命蒙恬修建一条从云阳（今陕西淳化西北）至九原（今内蒙古包头西北）的直道，凿山填谷一千八百里，至三十七年（前210）始初步完成。以上“驰道”、“直道”，再加上统一中国后在西南边疆修筑的“五尺道”（栈道，广五尺），以及在今湖南、江西、广东、广西之间修筑的新道，构成以咸阳为中心的全国道路网。
为了防止封建贵族割据势力再起，秦始皇在统一全国后，曾多次进行大规模移民。始皇二十六年（前221），“徙天下豪富于咸阳十二万户”。与此同时，“收天下兵（古者以铜为兵器），聚之咸阳，销以为钟鐻，金人十二，重各千石（《史记》正义引《三辅旧事》云：“各重二十四万斤。”）
秦始皇不但建立了一整套专制主义中央集权的统治机构和制度，而且还采用战国时期阴阳五行之说，来为秦朝统治寻找根据。终始五德说认为，各个相袭的朝代以土、木、金、火、水等五德的顺序进行统治，周而复始。秦始皇自以为得水德，水色黑，因此秦国礼服旌旗等都用黑色；与水德相应的数是六，所以记数用六（阴数），如六尺为一步，驾车用六马，车轨宽六尺，符长六尺，冠高六寸。历法以亥月（亥属水）即十月为岁首，等等。
秦始皇在帝位十二年，为宣扬皇帝声威，扩大政治影响，巩固新建的秦王朝，大规模出巡天下五次，主要是到华中、华东、华北等六国旧地。沿途祭祀名山大川，刻石颂扬秦功德。这些与他的上述作为，对于巩固秦的统一，都具有一定积极作用。