秦王朝是一个典型的军事帝国。早在秦未统一前，商鞅就通过变法就确立了秦国的军事帝国性质。在当时的秦国，国民基本上没有精神生活，整个国家只讲耕战，而且“耕”也是为了战，秦人的社会地位、社会财富，大多要靠战争和为战争服务来获得。
嬴政统一六国后，继承并发展了秦国的军事制度。在秦王朝存在的短短十五年中，秦军北击匈奴、南平百越，完成了不少军事壮举。由于不断地实践和改进，因此相对于其他制度而言，秦朝的军事制度更加成熟和完善。
在军事领导体制上，秦始皇是国家的最高统治者，也是全国军队的最高统帅。战争的发动、将军的任命、兵员的征集与调动，都需要有皇帝的认可才能执行，这样，皇帝就牢牢控制了全国武装力量，做到了大权在握。在秦国，要想调动军队，必须要有虎符或是玺书。从战国时代到统一后，秦国一直施行这种制度。除临敌应急外，只要调动的军队数量超过50人，就必须得到皇帝的许可，持虎符或加盖了玉玺的文书才能调动军队。虎符通常一分为二，皇帝持有一半，地方军事长官持有一半，两者契合，军队才会听从调动，否则任何人也无法调动。
秦朝的军事领导体制由中央和地方两部分，中央的领导者是皇帝、将军、国尉和其他在京的高级官员。国尉是与丞相、御史大夫并列的三公之一，常年在中央任职，虽然是常设职务，但他只是秦王的最高军事参谋，平时并不带兵打仗，也没有调动军队的权力。只有在战争时期，国尉在得到皇帝的命令后才能出征。国尉之下是将军，将军之下是裨将军，裨将军之下是校尉，校尉一般都是地方上郡一级的最高军事长官，也是征战沙场时独当一面的主力战将。
在地方上，秦朝的军事系统又分为郡、县两级，最高长官分别为郡尉和县尉。平时，郡尉和县尉的主要工作包括征兵、练兵、为中央和边疆输送兵源，并率部维持当地的治安。到了战时，郡尉和县尉还要随时准备率领本部人马出战。
秦朝的武装力量由三部分组成：都城咸阳的禁卫军和卫戍治安部队、郡县的地方部队和边疆的边防军。
所有驻守都城的部队都是全国各地选出的精兵，这些精兵被分为两部分，即禁卫军和卫戍治安部队。两部互不统属，其长官都由皇帝直接任免。
禁卫军又分为两部分，一部分是负责做皇室人员的“贴身保镖”的侍卫，由郎中令统帅，随时在皇帝身边护驾，这支部队中的所有士卒都被称为“郎官”，是精锐中的精锐。他们不仅武艺出众，而且都有一定的文化素养，因而容易得到升迁，是军中骄子。禁卫军中的另一支是皇宫警卫兵，主要职责是守卫宫门，保证各个宫门的出入安全并负责皇宫中的巡逻。两支部队既相互配合，又相互制约，这样，皇帝就能使禁卫部队既保证了自己的安全，又把控制权牢牢地掌握在自己的手里。
都城中的另一支部队被称为卫戍治安部队，主要职责是在宫城以外的京师重地负责治安和警卫工作。京师内的水灾、火灾、武库等事宜也由这支部队负责。当皇帝外出时，这支部队还要派出人员担任外围警戒任务。由于这支部队的任务较为繁杂，因此人数众多，大概有万人左右，特殊时期还可扩编。
秦朝的地方武装部队就是郡县地方军。秦律规定，所有秦国的成年男子一生都要服两年兵役。一年在郡县训练，维持地方治安，一年在京城担任护卫或到边疆戍守。郡县的军事工作由郡守和县令负责，但实际的执行人是郡尉和县尉，他们平时的主要任务就是征兵、练兵，战时则奉调出征。因所处地理环境的不同，北方平原地区的兵种多为步兵，西北多为骑兵，南方河湖地区则为水兵，各地区依据实际情况进行不同科目的训练。
随着秦国统一事业的推进，其疆域不断扩大，和外族接壤的地区也越来越多。秦统一后，整个北部边疆——东北、西北、正北，都有少数民族的部族存在，西南也有众多的越族人存在。在漫长的边境线上，秦国设立了一支数量巨大的边防军。如蒙恬统率的沿长城一线戍守的秦军至少有三十万，在五岭地区，秦军也有四五十万的兵力布防。
秦军拥有当时最齐备的兵种，有战车兵、步兵、骑兵、弓弩兵、水军等。
战车兵是一种古老的兵种。在春秋时期，战车兵是战争的主力，步兵只是辅助兵种。到了战国时代，随着战争规模的扩大和各种谋略的运用，战车兵由于不适宜山地作战、长途奔袭等战法，也容易被伏击，因此，逐渐退出历史舞台，成为辅助兵种，其地位被步兵所取代。
步兵是最古老的兵种，也是战国时代各国军队的主力。当时各国步兵人数加起来大约有百万之众。秦统一后，军队数量也常常保持在百万以上，其中大部分是步兵。秦朝的步兵有轻装与重装之分，轻装步兵只有简单的铠甲，作战时一般持远程兵器，充当先锋，冲乱敌军阵形。重装步兵有严密而厚重的铠甲，处在军阵中的核心部位，是秦国步兵的主力。
在现存的秦陵兵马俑中，排兵布阵的也多是步兵。秦军步兵轻重结合，搭配使用，有力地提高了军队的战斗力。史书记载，秦军步兵所向无敌，“山东之士被甲胄以会战，秦人捐甲徒以趋敌，左携人头，右挟生虏。夫秦卒与山东之卒，犹孟愤之与怯夫；以重力相压，犹乌获之与婴儿……”在秦军统一六国的过程中，步兵是主力，在秦军对匈奴的大队骑兵作战时，步兵依旧是主力，在进军岭南的艰难道路上，步兵依旧是秦军当之无愧的主力。
骑兵也是秦军中的重要兵种，在历次战争中发挥了不可替代的作用。骑兵最早出现于草原游牧民族中，春秋时期，中原各国开始有骑兵。战国时，骑兵普遍成为各国军队中的重要组成部分。
秦国的骑兵编制是四人一组，三组为一列，八列为一个纵队，一个骑兵阵由一个纵队加一个阵首列组成，共有一百零八骑。秦军号称百万之师，但其拥有的骑兵队伍不过几万而已。这不是因为骑兵的战斗力不行，骑兵的战力远在步兵之上，但骑兵最大的缺陷就在于他的坐骑——马。当时中原各国的经济大多以农业为主，一国并没有多少马匹，适合作战的就更少了，而且骑兵一旦遭受损失，重建周期也较长。
此外，当时的骑兵装备也不完善，没有马蹬，上马下马不方便，加上当时马匹的繁殖和培育技术落后，骑兵始终未能成为秦军的主力。正是由于骑兵的这些缺陷，使中原各国建立骑兵的成本远较步兵高，训练也更困难，军马供应也不足。因此，战斗力更强的骑兵就只能成为配合步兵作战的辅助兵种。
虽然骑兵不是主力，但不可否认的是骑兵机动灵活，突袭能力极强，在战争中发挥着不可替代的作用。尤其是在秦统一后对匈奴的战争中，数量不多的秦军骑兵立下了不朽之功。
弓弩兵是秦军的另一个重要兵种。弓箭出现得很早，原始社会的先民就在打猎时广泛使用。到商代时，弓箭兵开始大量出现在战场上。春秋战国时期，经过不断的改进，人们发明了弩。弩有三种，一种是弩弓，它的特点是轻便，射程和命中率都较弓箭高。另一种是连弩，可以连发或齐发。还有一种是弩车，就是将连弩装在战车上，在布阵时，几十辆弩车排成阵形，往往可以达到万箭齐发的效果，对敌人造成极大的心理震慑。
在秦国，弓弩兵被视作步兵的一种。从数量上看，它在步兵中占据绝对优势。也就是说，步兵是秦军的主力，而弓弩兵又是步兵的主力。到战国时代，由于弩的不断改进，它显示出比弓更大的优势，弩兵渐渐成为独立的兵种，取代了弓箭兵的地位。
在秦陵兵马俑的一号坑中，弩兵数量是最多的，它和其他兵种混合编队，构成了雄伟的战阵。在二号坑中，弩兵已经独立成编，独立摆阵，这表明弩兵战法应经发展到新的阶段，可以独立迎敌了。在整个兵马俑出土的兵器装备之中，弓弩和箭簇是数量最多的，这充分说明了弓弩兵在秦军的数量和地位。步兵冲击敌人阵形前、骑兵突击前、包围战中以及敌人溃散后，弓弩兵都要进行一番铺天盖地的射击，从气势上彻底压垮敌人。