秦王朝在创立皇帝制度的同时，还总结了战国时期各国的官僚制度，并对其进行了取舍，建立起了一整套为专制主义中央集权国家服务的中央职官体系，即三公九卿制度。
三公，一般是指丞相、太尉、御史大夫。但实际上，秦朝设的是丞相、国尉、御史大夫。汉代，国尉才被改称为太尉。
丞相制度是秦代中央官制的核心。“相”作为一个官职出现得很早，但直到战国末年，它才成为“百官之长”，被称为相国或邦相。战国时代，秦武王在秦国设立了丞相，樗里疾、甘茂即是秦秦武王的左右丞相，此后秦国一直设有丞相。秦统一后，正式确立了丞相制度。
丞相制度建立后，世卿世禄的选官制度被彻底废除，中央任免官僚的权力由皇帝和丞相掌控。这样一来，丞相制度一方面抑制了贵族专权，中央集权得到加强；但另一方面，宰相成为制约皇权的重要力量，又成为不利于中央集权的一个因素。因此，在此后的中国历史上，围绕皇权和相权的斗争就从未停止过，直到明代，朱元璋索性废除了丞相，这一斗争才得以终止。
秦代的丞相权力十分大，他总揽全国政务，辅助皇帝处理全国政事，上至天时，下至人事，掌丞天子，助理万机，一切国家大事，都要丞相过问。秦代文书流传下来的较少，在秦朝短短的十五年里，见于史书的曾担任秦朝丞相的就有王绾、李斯、冯去疾等五人。从现有记载来看，秦代丞相的职责至少有以下几个方面。
第一，为国家推荐人才，帮助国君选贤任能。例如，李斯能够进入秦国中央，就是依靠当时任秦国丞相的吕不韦的推荐。
第二，领百官议事，上奏皇帝。古代没有今天这样发达的交通和通讯手段，凡事都要几个人坐在一起来商量。丞相就是会议的组织者，凡有军国大事，丞相就要召集有关官员，商量事情的处理办法。会议结束后，丞相须将会议的结果上奏皇帝，并和皇帝商议、斟酌，共同决定最后的处理意见。例如，嬴政让百官议定自己的皇帝称号时，就是由丞相召集百官进行讨论的。
第三，监察和弹劾百官。赵高任丞相时，弹劾李斯及其子李由谋反，就是在行使丞相监察、弹劾百官的权力。
第四，主管郡县上地方官员的考核并对地方官员进行审计。
秦代是丞相制度的开创时代，也是丞相权力最大的时代，还是丞相最忙碌的时代。因此，当时的丞相都设有丞相府，丞相府上有一个集体班子，来帮助丞相出谋划策和处理政务。
但是，由于缺乏足够的史料，秦代丞相府具体的内部设置如今已不得而知，人员组成情况也无从知晓。但从李斯的经历来看，当时的丞相府是至少有舍人和长史这两个官职设置的。从汉代的情况推测，秦代的丞相府很可能还有丞相少史、东西曹掾、主簿、令史等官员设置。
丞相是秦朝的百官之首，丞相之下，就是御史大夫。御史大夫是一个相当于副丞相的职位。《汉书》记载：“御史大夫，秦官，位上卿，……掌副丞相。”御史大夫虽然是副丞相，但他比丞相还要忙得多。
御史大夫这一职位起源于御史，御史一般都是皇帝的亲信。因此，御史大夫设立后，其职责就相当于最高秘书，皇帝有许多事务都是直接交给御史大夫办理而不经过丞相。例如，秦始皇求仙问药期间，方士卢生等人欺君，畏罪潜逃，秦始皇就是派御史大夫追查此事。秦始皇三十六年，秦帝国的东郡发现了“始皇死而地分”的石刻，秦始皇也是派御史大夫前去追查。
可见，御史大夫是一个既要辅助丞相处理政务，又要帮助皇帝处理许多皇家私密事务的职务，职权十分重大，要处理的事务也很多。汉代有人曾说御史大夫“任重职大，非庸才所能堪”。具体来说，御史大夫的职责主要有以下几个方面。
第一，为皇帝起草各类文书。御史大夫相当于皇帝的私人秘书，因此，这些文案类工作大多由御史大夫来做。
第二，处理皇帝交待的各种临时事务。除了秘书的角色外，御史大夫还扮演着秦帝国“救火队员”的职责。帝国境内哪里发生了突发事件惊动了中央，一般都由御史大夫前往调查。
第三，监察、弹劾、考核百官。御史大夫被称为副丞相，自然是担负有和丞相相同的职责。秦代的御史大夫和丞相一样，也有责任对中央和地方的各级官吏进行监督、考察和弹劾。
第四，掌管国家图书、密档和各类法律条文。这一职责，相当于集现在的国家图书馆馆长、国家档案情报处处长和大法官于一身，可见御史大夫的权力之大、职责之重。
御史大夫和丞相一样，也有自己独立的御史大夫府，此府与丞相府在秦汉时被并称为“二府”。
丞相和御史大夫，都是主管中央政治的权臣，军事上的事务大多由作为三公之一的国尉处理。
秦朝的国尉，相当于现在的最高军事顾问之职。秦代的国尉都是由能征善战或运筹帷幄的将领、军师来担任，例如白起、尉缭等，都曾出任秦国国尉。
秦始皇发动统一战争期间，战事十分频繁。始皇作为全国最高的军事统帅，负责将帅的任免，主持各类军事会议并决定军事战略。这些庞大复杂的系统性工作，并不是始皇以一人之力能完成的。其背后的智囊集团，就是以国尉为首的一批杰出军事人才。
但是，秦代只是形成了三公九卿制度的雏形，它并不完善。三公在秦代时的地位也是不平等的。丞相级别最高、位尊权重，是国家权力运行的核心。御史大夫的地位也很高，权责也很重，但权力和待遇都要在丞相之下。国尉的地位就更低了，御史大夫是皇帝的总秘书，而国尉实际上只是皇帝的军事秘书。这种情况在秦代和汉代前期十分明显，汉代后期三公的地位才渐渐变得平等，三公九卿制度也变得更加完善。