秦王朝的軍隊，置於皇帝的嚴格控制之下，負責全國軍事行政的官吏為太尉，戰時隨時任命將軍統兵，秦有上將軍和前後、左、右諸將軍。軍隊可分為京師兵、地方兵和邊兵三部分。京師兵主要由郎官、衛士和守衛京師的屯兵組成。郎官由郎中令統領，衛士由衛尉統領，負責宮廷內外的警衛。負責守衛京城的屯兵由中尉統領。地方兵置於郡、縣，一般由郡、縣尉(亦稱都尉)協助郡守或縣令統率，平時維持地方治安，戰時聽中央調遣。徵調地方兵，需以皇帝"虎符"為憑。邊兵主要負責邊郡戍守，由邊郡郡守統領，下轄都尉和部都尉。
軍制
統一後的秦代軍隊，仍然分為有輕車(車兵)、材官(步兵)、騎士(騎兵)、樓船(水兵)四個基本兵種。大抵平原諸郡多編練騎土、輕車，山地諸郡多編練材官，沿江、海諸郡多編練樓船。
秦代車兵雖已不是軍隊的主體，但仍然是戰鬥編組中不可缺少的一個重要兵種。從秦始皇陵兵馬俑出土的情況看，車兵既有單獨的編隊，也有與步兵相結合的編隊，還有與騎兵相結合的編隊，並有與步、騎同時相結合的編隊。這說明車兵既可以獨立使用，又可以同其他兵種配合使用，是車、步、騎聯合作戰中的重要力量。車兵主要用於平原地區的作戰，進攻時用以衝陷敵陣，打亂敵軍的戰鬥隊形;防禦時用戰車布為陣壘，阻止或遲滯敵軍的衝擊;行軍時置於前鋒和兩翼，有利於保障部隊的安全。戰車皆為木製、單轅，駕四馬--兩摻兩服。車上有甲士三人，御手居中，車左居左，車右居右，一律著金屬鎧甲。御手因以雙手駕御車馬，目標明顯而無還擊之力，故防護十分嚴密，其鎧甲的披膊長及手腕，把臂全部罩住，手上有護手甲，頸部有頸甲，腿部縛有脛繳。戰車上裝備兩套柄長為三米的矛、鉞和兩套弓箭、秦弩，有的還配有盾和帶發射架的弩。戰鬥時遠則以弩箭射擊，近則以矛鉞格鬥。車屬徒兵一般為八人，其裝備與一般步兵相同，其任務是密切與戰車協同，既掩護戰車的安全，又利於在戰車的掩護下擴大戰果。
步兵是秦代軍隊構成中的主體。秦始皇陵出土的絕大部分武士俑都是步兵俑。步兵靈活性大，能適應各種地形、天候和戰鬥形式，尤其利於在險阻複雜環境下行動，因而其區分和裝備都較其他兵種複雜，使用也較其他兵種廣泛。其主要區分有重裝步兵和輕裝步兵兩種。重裝步兵多數身穿金屬鎧甲，手持戈、矛、鉞、鈹等長柄兵器，擔負著同敵軍重兵集團格鬥的任務。輕裝步兵一般不穿鎧甲，持弓、弩等遠射武器，配合重裝步兵殺傷格鬥距離之外的敵軍。步兵中百將以上的各級軍官，其主要職責是指揮部隊作戰，安全和自衛甚為重要，所以只穿甲帶劍，不持長柄兵器。屯長以下的小吏，既指揮戰士作戰，又親自率領戰士衝鋒格鬥，所以既佩劍又持長柄兵器，並和其所率的戰士一樣，有的穿甲，有的不穿甲。不論進攻、防禦或攻城、守險、迂迴、包圍、伏擊、奇襲等各種作戰形式中，步兵往往承擔主要的作戰任務，並最終解決戰鬥，在值勤、警戒、巡邏等各種勤務中，也往往以步兵為主。因此，步兵是秦代軍隊中最主要的兵種，在車、步、騎協同作戰中，步兵一般居於主導地位。步兵的弱點是快速性不如騎兵，穩固性不如車兵，與車、騎結合才能如虎添翼。所以秦代軍隊特別強調以步兵為主的車、步、騎協同作戰。
騎兵也是秦代的重要兵種之一。統一前秦軍有騎萬匹，統一後有較大的發展，在北擊匈奴和鎮壓農民起義的戰爭中部有較多的騎兵參加。從秦始皇陵兵馬俑出土的情況看，秦代的騎兵已經配備有齊全的鞍。戰馬都經過嚴格的訓練和精選，高皆1.33米以上。騎士個個精強勇悍，一律穿短甲，手持弓箭。當時尚無馬鐙的出現。由於沒有馬鐙，騎士兩腳懸空，沒有著力點，很不利於馬上格鬥。加之用於斬劈的厚背長刀在當時也沒有出現，不論使用長柄擊刺性兵器矛、戈、戟或短柄的劍，從馬上對敵步兵衝殺都很不便。因此，騎兵的技術、戰術發揮受一定影響，主要是發揮其快速機動、突然猛烈、遠距離射殺敵步兵集團的優勢。這些情況表明，秦代的騎兵和戰國時的騎兵一樣，尚處於發展的初級階段。但其地位和作用日趨重要。在秦始皇陵兵馬俑中，騎兵既有獨立的編隊，也有與其他兵種的混合編隊，是構成秦代軍隊的重要兵種之一，在車、步、騎協同作戰中具有重要的地位。尤其在平原曠野和一般丘陵山地中作戰，騎兵更是一支強大的機動力量。
水軍也稱樓船士，是秦代武裝力量的組成部分，其數量僅次於步兵，遠遠超過車兵和騎兵。統一前秦的水軍主要建於巴蜀地區，統一後廣建於江南各地，因而規模十分宏大。水軍的戰船主要區分為大型的樓船和輕捷的艨艟、鬥艦等兩類，以利水上作戰時大、小部隊及輕、重戰艦之間互相配合。水軍的武器裝備齊全，除水戰特用的鉤拒等武器外，凡陸地上作戰使用的弓弩、長短兵器、火攻用具等無不皆備。水上戰鬥時遠則以矢弩交射;近則以鉤拒、五兵進行攻守格鬥，實施猛烈的衝角戰和船舷戰;一旦有機可乘，便施以火攻。水軍不僅僅擔負水上作戰的任務，它實際上是江南水澤地域的綜合性兵種，除水上戰鬥外，登岸野戰、攻城守險等無所不能，戰於水上則相當於車、騎，戰於陸上則相當於步兵。例如，南平百越時動員樓船士五十萬，既完成了水上作戰任務，也完成了陸上作戰任務，對開拓和統一嶺南廣大地區發揮了重大的作用。秦始皇第五次出巡天下時，曾一度在水軍的護衛下，長途航行於海上，並親手以弩射殺巨魚。這說明秦代的水軍已經具有海上作戰的能力，有效地控制著東部沿海的海防。
秦代軍隊的平時編制，大體和統一前的秦軍相同。由於歷史資制的不足，具體編制情況很難做出準確無誤的判斷。一般說來，步兵的編制分為六級，即:五人為伍，設伍長一人;二伍為什，設什長一人;五什為屯，設屯長一人;二屯為百，設百將一人;五百人，設五百主一人;一千人，設二五百主一人。其中，"二五百主"也稱"千人"，已屬中級軍官。騎兵的編制，以秦始皇陵出土的兵馬俑情況看，很可能是四騎一組，三組一列，九列一百零八騎為一隊，並能屬戰車六乘。這和《六韜·均兵》篇所說"五騎一長，十騎一吏，百騎一率，二百騎一將"的編制，大致相近，但有所不同。車兵的編制，從秦始皇陵出土的兵馬俑情況看，沒有步兵配合時，每八乘為一偏(即一行)，二偏十六乘為一組，四組六十四乘為一隊。這和《六韜·均兵》篇所說"五車一長，十車一吏，五十車一率，百車一將"的編制，也是頗為接近的，但有所不同。當有步兵配屬時，則以兵車一乘、甲士三人，步卒八人為一個基層單位，六乘為一組，十八乘加指揮車一乘為一隊。這和春秋時每乘兵車步年多至七十二人的編制大不相同，其原因就在於兵種的發展和車、步的分離。春秋是車戰的鼎盛時代，以車為主，車、步合編，隨著戰爭的需要和兵員的擴充，車屬步卒由十人、三十人一直增加到七十二人。進入戰國以後，步兵成為獨立的兵種，並取代車兵而居於主導地位，車、步、騎逐漸按兵種分別編制，因而車屬步兵愈來愈少。到了秦代，車、步、騎分編已成定製，作戰時的配合是兵種的協同而不是編制的混合。所以，車、步合編的現象已不多見。合編時每乘步卒減少到八人。關於秦代水軍的編制，無文獻可證。從有關情況分析，很可能和步兵相仿，例如《史記·張儀列傳》所載，秦的巴、蜀水軍，用"舫船載卒，一舫載五十人"，每舫即相當於步兵的一個屯。所謂"舫船"，即兩船相併。因為一隻船載二十五人，不是一個編制單位，所以才合併起來載五十人。再如，《華陽國志·蜀志》所載，"司馬錯率巴蜀眾十萬，大舶船萬艘，米六百萬斛，浮江伐楚"，每艘即相當於步兵的一個什。所謂"大舶船"，實乃"太白船"的音誤，是一種較小的船，所以每船僅載十人。這兩條史料表明，當時的許多水軍，實際上即經過一定水上訓練的步兵，所以其編制與步兵相似，以適於水、陸兩用作戰。當然，水軍的編制，也有自己的特點。如《太平御覽》卷三一五引《越絕書》所載越國的水軍，"大羿一艘廣丈六尺，長十二丈，容戰士二十六人，棹五十人，舳艫三人，操長鉤矛、斧者四，吏、僕、射、長各一人，凡九十一人"。這裡僅操舟水手即達五十三人，佔總編制的一半以上。這種編制方法和特點統一後的秦代水軍也予以繼承和發展。不過，一旦登陸作戰，大量的水手也同樣要轉化為步兵參加戰鬥。因此，古人強調"船軍(即水軍)之教，比陵軍(即陸軍)之法，乃可用之"，這說明水軍的編制以及訓練等等，都是和步兵頗為相類的。
秦代軍隊的戰時編組，是在平時編制的基礎上，組建為大規模的作戰部隊，一般稱為部曲制。其具體編組的方法是:首先根據作戰對象等各方面情況，確定總兵力，任命三軍統帥(即大將、上將軍，也泛稱為將);在統帥之下，根據作戰的需要和總兵力的多少，分設若干個將軍(四副將、裨將軍，也泛稱為將軍);每個將軍統率苦幹個部，部的長官稱校尉，即一部一校;每個部下設若干個曲，曲的長官稱軍候，即一曲一候;曲以下即平對軍隊的編制，如步兵的千人(設二五百主)，五百人(設五百主)、百人〔設百將)、五十人(設屯長)、十人(設什長)、五人(設伍長)，以及數量不多的車兵和騎兵。自五百主以上，各級指揮官都設有自己的親兵衛隊，大約佔其所率總兵力的十分之一，如五百主的衛隊為五十人，二五百主的衛隊為一百人，校尉的衛隊為一千人，大將的衛隊為四千人，等等。凡將軍以上皆設有作戰指揮機構，稱為幕府。幕府中設有各種指揮機關和參謀人員，達數十人之多。作戰行動結束後，曲以上指揮機構即行撤銷，將軍交出兵權，部隊恢復平時建制，士兵分別歸建或復員。
秦朝沿襲戰國時的郡縣徵兵制。從《睡虎地秦墓竹簡》所記的情況看，男子十七歲"傅籍"，以後根據戰爭需要，隨時可徵集入伍，到六十歲才能免役。秦時還常謫發己科罪犯或徒隸等為兵，稱為"謫戍"。
秦朝的軍訓制度較為嚴格。秦律規定，射手發弩不中，御手不會駕車，騎士和馬匹課試最劣者均要受罰，有關督訓官吏及負責選募者也要受罰。
秦時期，軍隊統一，軍權高度集中，軍隊的指揮和管理體制嚴密，兵役制度也較為完善，這些表明秦王朝時期的中國封建社會軍事制度的已經基本成型。