公元前221年（秦王政二十六年），当秦大将王贲生擒齐王建的消息传到咸阳后，秦王政不禁浮想联翩：他想起秦从一个偏居西陲的附庸而一统天下的艰难历程；想起了自己登位以来的风风雨雨；想起了关东诸侯的纵横分离；……并不由得憧憬起统一帝国的未来。他意识到自己已完成了先辈们为之奋斗了几代的事业，这是一个前所未有的业绩，必须让它世世代代永远地传下去。想到这儿，秦王政下令给丞相、御史等大臣，说道：“我以眇眇之身，兴兵诛伐残暴，靠祖先之灵的保佑，得以消灭六国诸侯，平定了天下。现在如果不更换我的名号的话，就不称这一万世之功，也不能保证把这一功业传给后世。请你们讨论一下我的帝号叫什么为好。”
丞相王绾、御史大夫冯劫和廷尉李斯等人接到这一任务后，在征求了众多博士们的意见后，对秦王政说：“古代五帝的时候，仅有方千里之地，不仅是周边的少数部落只能受其羁縻，诸侯们也是时向时离，天子拿他们毫无办法。今秦王您，兴义兵，诛残贼，平定天下，使海内混一，天下一统，这是前所未有的事情。在这一点上，五帝也是不能和您相比的。因此，臣等经商议后认为：古时候有天皇、地皇、泰皇之称，其中泰皇最为尊贵。因此，臣等以死相求，请您称泰皇，帝命叫做‘制’，帝令称为‘诏’，您自称为‘朕’。”秦王政在听了这番话后，心想：天皇管天，地皇辖地，泰皇统人，我怎么能仅做人间的帝王，尽管人间的事情呢？我已是天、地、人三界的最高首领了。同时，我的业绩已远远地超过五帝，何不把三皇五帝合而为一呢？想到这里，他下令说：“去掉泰，保留皇，再采古代帝位号，我称‘皇帝’好了，其他的就像你们说的那样。”并立即制命天下，在制命中，除告知天下秦王以后称皇帝及一系列特用的规定外，并追尊秦王政之父庄襄王为太上皇，还说道：“朕听说上古帝王只在位时有号，而死后是没有谥号的。到了中古，帝王不仅在位时有号，死后后人还依据他的德行追以谥号。这种行为是子议父、臣议君，是不合孝道和礼道的。朕决定废掉这一做法，从今以后，朕称始皇帝，后代继位者都以数计，为二世、三世等直至万世，传之无穷。”从此，秦王政就称为秦始皇，皇帝就成为中国封建社会最高统治者的专称。
在确定了自己的称号后，秦始皇对秦国原有的中央官僚体制，结合统一后的需要，进行了一些改革。改革以后的中央官僚机构实行将、相分职，政务和政事分离。具体来说，就是在中央设立负责政务的丞相、太尉、御史大夫。丞相为百官之长，其职责是协助天子处理全国的政务和事务，丞相使用的相印为玉石所制，上面的印钮为金制，所以称“金印”。官员上朝时官印要放在袋中用一丝带系于腰际，丞相用的丝带为紫色，所以称之为“金印紫绶”；秦朝的丞相为左、右两位，左丞相的地位高于右丞相。太尉是辅助皇帝以参理武事，同样也是“金印紫绶”。御史大夫是负责监察工作，同时又要辅助丞相处理政务，为“银印紫绶”。
丞相、太尉、御史大夫，在习惯上称为“三公”。三公虽然有分职，但相互牵制。如：丞相虽是百官之长，但其仅负责民事，军事由太尉管理；太尉虽管军事，但并不直接掌握军队，也没有发兵权，发兵权归皇帝；御史大夫虽然地位比丞相和太尉低，但由于他负责监察百官，同时又负责协助丞相处理政务，所以对丞相和太尉都有所牵制。三公互相牵制的结果，使军政大权都掌握在皇帝一人手中。
在三公之下，设有一些分受具体事务的官员，一般称之为“九卿”，其实不止此数，其中主要有：负责宗庙礼仪的奉常，负责皇帝禁卫的郎中令，负责皇宫守卫的卫尉，负责京城防卫的中尉，负责皇室车马的太仆，负责皇室财政的少府，负责宫室修葺的将作少府，负责宗室亲属事务的宗正，负责全国司法的廷尉，负责全国财政的治粟内史，负责民族事务的典属国等等，九卿都分别有自己的办事机构和属僚。
三公和九卿都可以参加商议国家大政和决策。商议中，群臣各言其是，最后由皇帝裁决，颁布诏令，分头执行。
此外，秦还在中央设立了由那些博学强志，通古达今，有理论学说为基础，又辅以渊博见闻的人担任的博士官，充当皇帝的参谋或顾问，也参加议政。秦始皇时有博士七十人。秦的博士官是诸家并立，以儒家为主。
和中央机构的设置相比，秦在采用什么样的地方制度上出现了比较大的争议。丞相王绾认为：“我们刚刚消灭关东诸侯，特别是燕、齐、楚等地距关中遥远，如果不分封诸侯王的话，可能是很难实施对这些地区的有效统治。”因此，王绾建议秦始皇分封诸公子为王。对王绾的建议，秦始皇未置可否，而是让公卿们都发表自己的看法，群臣大多认为应当在关东地区实行分封制，独有廷尉李斯持反对意见。李斯说：“周在文王、武王时分封了那么多的同姓子弟为王，然而随着时间的推移，血缘关系的逐渐疏远，诸侯王们相互攻击，视如仇雠，甚至发展到互相诛伐的地步，周天子对他们也是毫无办法。现在天下依靠陛下的雄才大略才得以统一，我们不能再走导致周王室衰弱灭亡的老路，而应当在天下普设郡县，由陛下亲自管理。对于皇室公子、功臣，厚加赏赐，以某一地区的赋税收入供给他们的日常开支。这样既能满足他们的要求，又便于天下的统一。天下无分裂的隐患，这是社会安定最起码的要求，万万不可分封诸侯！愿陛下明察！”李斯的这一席话，说得秦始皇频频点头。李斯一说完，秦始皇就对群臣说：“廷尉说得很对，先前的诸侯争霸，群雄争斗，经历了几百年都没能停止，都是由于分封诸侯的结果。我靠祖先在天之灵的保佑才得以灭六国，统一天下。而今天下刚刚太平，如果再分封诸侯，岂不是重新树兵吗？这怎么可能使天下得到安宁呢？”于是下令分天下为三十六郡。秦所设立的这些郡大多是秦国和各诸侯国的原置，而在统一后沿袭下来的。此后，随着边境的开发和郡的调整，郡数达四十六个之多。郡的官府机构和中央的三公相对应，最高长官称郡守，负责全郡的事务，有时设郡丞，作为郡守助理，辅佐郡守管理郡中的行政和刑狱工作。郡中主管军事和治安的官员叫尉，郡尉不干预民事。而负责一郡监察事务的叫监御史，监御史一般是由中央的御史府委派的。
郡下的行政组织是县，一郡辖若干个县，在少数民族地区设立与县相当的“道”。县的最高长官是县令或县长。按规定，一县户口过万户的称县令，不满万户的称县长。县令（长）下设县丞、县尉。县丞辅佐令（长）处理县内的政务和司法。县令（长）和县丞都可称为县啬夫、大啬夫。县尉负责一县的军事和治安。在县一级官吏中，县尉的任务是相当繁重的，举凡县里的一切军事、治安、征发徭役、管理士卒等工作，都是由县尉主持完成的。并且上级对县尉的要求也是相当严格，稍有差错，就要受到严厉的制裁。例如，《秦律》规定，县尉要保证实际作战的士卒必须足额，不允许军官私自役使士卒，否则尉要受交纳二副盔甲的处罚。由于县尉分管的事务众多，有的县设有二至四名县尉。县中除县令（长）、丞、尉外，还有一些称之为“少吏”的负责一些具体事务的官员。如负责马匹的管理与训练、协助县尉完成军事方面任务的“县司马”，负责管理县内劳役、刑徒进行工程建设的“县司空”等等。县，是秦统治机构中非常关键的一级组织，它是秦王朝从中央到地方基层一整套国家机器中具有相对独立性的一个单位，如人民的户籍、征收的粮食以县为单位保管；地方武装以县为单位编制；徭役以县为单位征发等等。也就是说，县政权是代表秦王朝执行全部统治职能的机构。这些职能在秦确立后，对中国封建社会产生了很大的影响。
县下分设若干个乡，乡的职能是：摊派徭役、征收赋税、查证案情、参与国家仓库的粮食保管工作，等等。每乡设三老、啬夫和游徼。三老负责教化，三老多选择年五十以上，有一定道德修养，在乡里有一定威望的人担任，他主要是统治者为百姓所树立的道德化身，通过百姓对三老的敬仰，来达到对百姓进行封建思想教育的目的。由于中国古代一向是政、教配合以统治人民，而三老掌教化，为百姓的表率，故把三老放在乡官之首，但实际行政工作主要是由啬夫负责的。而游徼则主要负责查禁盗贼，以维护社会治安。游徼是由县派出的。在通常情况下，在乡中掌权的实际只有乡啬夫。
乡下设里，里是秦统治机器的最基层。里除负有摊派徭役、征收赋税等职能外，还负有组织生产的任务。里设里正或里典。里中实行什伍连坐制度。
韩非子曾说过，“明主治吏不治民”，意思是只要把官吏治理好了，民的问题也就好办了。所谓“治吏”，主要是选贤举能、知人善任、考核严明。因此，秦朝非常注意对官吏的考核。秦的考核主要是通过上计制度来完成的，所谓上计，就是每年年终，下级官吏都要把自己任职内的成就，如租税收入、户口统计、治安等情况报告给上级，由此决定官吏是否称职，决定官吏的升与降、赏与罚。秦始皇所建立的这一套以皇帝为核心的从中央到地方的官僚政治体系，不仅是对商鞅变法以来秦国政治体制的发展和集大成，而且是对春秋以来的政治变革的总结。其特点首先是集权的，而不是像以往那样由天子、诸侯、卿大夫划地分国分邑而治；其次是统一的，也就是所谓“海内为郡县，法令由一统”；最主要的是专制的，一切权力，不论军事、政治、财政，最终都集中于皇帝之手，由皇帝一个人说了算。正是由于天下之事无论大小都要由皇帝来决定，使得秦统一后，为及时处理各地、各级送上来的奏章，秦始皇每天给自己规定了数量相当高的批阅指标，完不成这些预定的任务，就坚决不休息。后人把秦始皇此举看成是他贪权过甚的表现，其实这是封建中央集权制度决定不得不如此。
