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王朝地位确立后，接着就是君王权位的问题。经群臣郑重讨论，确定尊号曰“皇帝”，整个帝国都是属于皇帝的，其地位和权力至高无上，朝廷和地方的主要官吏都由皇帝任免。皇帝自称为“朕”，命称为“制”，令称为“诏”，行施权力的凭证是玉玺。只有皇帝的印才称为玺，只有玺才能使用玉料，玉玺与朕、制、诏一样，都是皇帝的专擅之物，不许臣民使用。皇帝名号和权位确定以后，皇帝的至亲也随之各建尊号，父亲曰“太上皇”（秦始皇定号的当年就追尊庄襄王为太上皇），母亲曰“皇太后”，正妻曰“皇后”。秦始皇还命令博士官参照六国礼仪，制定了一套尊君抑臣的朝仪，皇帝高高在上，群臣听传令官之令趋步入殿拜见皇帝；群臣上书奏事，一律要采用“臣某昧死言”的格式。为了充分行施自己的最高权力，秦始皇每天都在夜以继日地拼命操劳，白天断狱，夜批公文，并给自己规定，不批完一石公文（秦代公文使用竹简木牍，一石为120斤，约合今60市斤），决不休息。
中央和地方的关系如何处理，也是重大问题。对此，丞相王绾主张分封，在各封国设国王，秦始皇把丞相的建议交给群臣讨论，群臣都表示赞同，惟新任廷尉的李斯力排众议，独执己见，他说：“周文王和周武王曾分封许多同姓子弟，然而后代关系疏远，相互攻击，如同仇人，诸侯之间也互相杀伐，周天子不能禁止。现在赖陛下神威，海内一统，全部设置郡县，对诸子和功臣则用国家的赋税给予重大赏赐，很容易进行控制。使天下没有二心，就是安定的方针，分封侯王是不成的。”秦始皇认为李斯的意见正确。于是废分封、置郡县，把天下分为36郡，并在全国范围内建立了一套有利于中央集权和皇帝专制的行政机构。
朝廷以皇帝为首，下设三公九卿。三公是左右丞相、太尉和御史大夫。丞相是中央行政机构的最高长官，协助皇帝处理全国政务，国家大事一般由丞相总领百官进行集议和上奏。太尉是中央行政机构的军事长官，协助皇帝掌管军事，但平时没有兵权，只有接到皇帝命令和符节时才能调动或指挥军队。御史大夫是副丞相，相当于皇帝的秘书长，皇帝诏命常由御史大夫转交丞相颁布，御史大夫协助丞相治事，并有监察文武百官的职权。三公之下设有九卿，即奉常、郎中令、卫尉、太仆、廷尉、典客、宗正、治粟内史和少府，负责掌管各方面的具体政务。奉常是礼教官，掌管宗庙礼仪。郎中令是传达、警卫官，掌管皇帝的传达和安全警卫。卫尉是皇宫卫队长，掌管皇宫守卫。太仆是皇帝的仆从长官，掌管皇帝的车马。廷尉是最高司法官，掌管刑法和审理重大案件。典客是外交官，掌管外交和国内少数民族事务。宗正是维护皇室利益的官职，掌管皇室宗族事务。治粟内史是最高财政官，掌管全国租税收入和财政开支。少府是皇帝的私人财务官，掌管山海湖泊税账、宫廷手工业和皇室私财。
地方以郡、县为基本行政单位，下分乡、亭、里、什伍。郡设郡守，作为一郡最高行政长官，直接受朝廷管辖。郡守之下有郡尉辅佐郡守，并兼管郡中军务；又有监御史，负责监察。郡内分为若干县，万户以上设县令，不满万户设县长，主管全县政务，受郡守管辖。县令、县长下有县尉管县中军务，有县丞助理令长并兼管司法。县内分为若干乡，乡有啬夫主管乡务，三老主管教化，游徼主管治安。交通要道往往设亭，负责邮传和追捕盗贼。里是民间居住区，有里正。居民的基层组织是什和伍。十家为什，有什长；五家为伍，有伍长。什伍互相监督，有罪连坐。
秦始皇设置的这套行政制度，起到了层层控制，权力向上集中的作用，从朝廷到地方，从郡县到乡里，构成了一张庞大的统治网，使分散的地方权逐层向上集中，最后集中到朝廷，再通过朝廷集中于皇帝手中。这套行政制度，对国家统一、中央集权和君主专制都起到了重大作用。
当然，这一套制度的维持，还有相应的物质基础和措施。首先是迁徙豪富，把天下豪富12万户迁到咸阳，使六国贵族失去反抗的社会基础和物质基础，便于帝国的监视和控制；其次是没收兵器，把民间兵器全部没收，集中到咸阳销毁，铸成了钟座和十二金人，从而剥夺了反抗的武器；第三是毁坏城防，秦始皇下令一律拆毁六国首都城郭和边城、关塞。破坏了分裂帝国的割据凭藉；第四是修筑驰道，以咸阳为中心，一条东通今河北、山东的海边，一条南通今两湖、江苏等地，一条北通今内蒙（又曰直道）。驰道宽50步，路基夯实，两旁每隔三丈种青松一棵。三条主要驰道外，通岭南有“灵渠”和“新道”，通西南山险地区则修了“五尺道”。这一条交通网，大大便利了帝国中央对广大领土的控制。
统一之初，各地沿用旧制，诸项法规制度处于极端混乱状态。对此，秦始皇也采取了相应的措施，颁布执行各项统一的法规。首先是颁行统一法律。商鞅变法时，采用魏国李悝所著的《法经》作为秦国法律的蓝本。“法”为“律”，并增加“什伍连坐”和参夷等内容。秦始皇统一六国后，把秦律颁布全国执行，结束了战国时代各国法律条文不一致的状况。秦律具有苛刻严明的特征，对于“治吏”尤为重视，大量律条是针对官吏犯罪制定，官吏犯过，刑罚必加，绝无宽恕余地，所以秦代吏治清明，官吏不敢贪污受贿，也不敢玩忽职守，理事效率极高。
除法律之外，秦始皇还采取了许多统一措施，诸如统一度量衡、货币，简化和统一汉字等，史称“车同轨，书同文”。这些，都对统一帝国的巩固和发展起了巨大作用。
在国家疆域方面，秦始皇于统一后派大将蒙恬北攻匈奴，解除了匈奴对秦朝北境的威胁。接着便在那里设置34县，移民开垦，并大规模修筑长城作为帝国的北疆。长城西起陇西临洮（今甘肃岷县），东至辽东碣石（今大同江附近），延绵万里，成为举世闻名的奇迹。对“南越”居住的岭南广大地区，秦始皇也进行了征服和统一。五岭山高水险，交通不便，为了解决军粮运输，秦始皇在今广西兴安县北开凿了灵渠（又名兴安运河），灵渠沟通湘、漓二水，使长江和珠江两大水系连接起来。另外，又修筑了一条“新道”。大大方便了内地与岭南的交通运输。统一岭南后，秦始皇设置南海、桂林、象郡，作为帝国南部边郡，并徙民戍守，与越杂居。北筑长城和南戍五岭两项大功告成，就大体上划定了秦朝东到辽东，西至陇西，北至阴山，南至南海中国历史上的空前辽阔的帝国疆域。
四、横征暴敛焚书坑儒
成为“皇帝”的秦始皇踌躇满志，不可一世，严刑峻法，横征暴敛，无所不用其极。
秦始皇在兼并六国时，每灭一国，就命人把该国宫殿绘制图样，在咸阳仿造。统一后，他曾打算扩建苑囿，西起雍、陈仓（今陕西凤翔、宝鸡一带），东至函谷关（今河南灵宝东北），面积广阔，东西千里，秦始皇身边的侏儒优旃爱开玩笑，他说：“好极了！这么大的苑囿，多放凶禽猛兽，有强盗从东方进犯，让麋鹿出动就把他们顶跑了。”秦始皇听后大笑，这才作罢。他虽然没有扩建这一苑囿，却到处建造离宫别馆，仅首都咸阳四周200里内就有宫殿270座，关中有行宫300座，关外400多座。
在秦始皇兴修的宫殿中，规模最大的宫殿是阿房宫。阿房宫究竟有多大是难以确估的。据载，阿房宫的前殿东西宽500步（约合今700米），南北长50丈（约合今115米），上面可坐万人，下面可竖5丈大旗。殿门以磁石做成，用防刺客暗携兵器入殿。殿门前排列没收民间武器铸成的十二尊金人，各重24万斤。这项宏大的工程，常年用工70万人，还没有等到建成，秦始皇就去世了。后来项羽入关放火焚烧，一连三月还没全部烧毁。
骊山墓是秦始皇的另一项宏大工程。秦始皇刚即位，就开始在骊山为自己修造坟墓，统一后扩大规模修造，常年使用刑徒72万人，一直修到他死。
阿房宫和骊山墓两项宏大工程，就用去了精壮劳力140余万人，加上北筑长城，南戍五岭，修驰道，造离宫，以及其他兵役杂役，常年动用民力多达300余万。丁男全被征发服役，部分丁女也裹入服役队伍。沉重的兵役徭役压得人民喘不过气来，又加以苛捐杂税，于是海内虚耗，民穷财尽。秦自孝公以来奉行法家学说，法家急法尚刑，六国皆称秦为虎狼之国。秦始皇即位后继续推崇法家，他为人苛薄寡恩，用刑残酷，杀人如麻，使秦政的残暴达到高峰。人民扬手犯法，举足触律，无所措手足，大批无辜者被罗为刑徒去服苦役，路上行人半数都是囚犯。长城脚下，阿房宫中，骊山墓旁以及五岭路上，处处如此，秦帝国成了一座人间大地狱，百姓生活在恐怖之中。
秦始皇的残暴统治，引起了社会的普遍不满。一直对秦恨之入骨的六国贵族首当其冲，多次采用暗杀方式行刺秦始皇；士人得不到信用，纷纷指责秦的统治政策；广大百姓刚刚脱离战争之苦，本来拥护统一，但秦的暴政又引起了他们对故国的怀念，转而诅咒秦始皇早死，秦朝快亡。
士人的指责，引起了秦朝廷的不满。当时已经升任丞相的李斯决定打击士人的议政之风，就给秦始皇上了一封咄咄逼人的奏书，建议“命令史官将《秦记》以外的史书统统烧毁。除博士官掌管收藏以外，天下所有的《诗》、》和诸子百家书籍，一律送到郡中烧毁，有敢谈论《诗》、》的人杀头，以古非今的灭族。官吏知情不报同罪。令下30日不烧即判刑。保存医药、卜筮和农书不毁。如果有人想学法令，拜官吏为师。”秦始皇批准了李斯的奏书，全国各地便展开了一场大规模的“焚书”活动。
焚书并未能封起士人的口来。加上秦始皇妄信神仙家之说，民情怨愤，士人的议论如浪如潮。秦始皇大怒，派御史进行调查。结果犯禁者四百六十余人，秦始皇把他们全部坑埋在骊山深谷。因为其中多为儒生，所以史称“坑儒”。
秦始皇的长子扶苏进谏说：“天下初定，远方的百姓还没有安下心来，诸位先生都诵法孔子，陛下重法绳之，臣恐天下不安。望陛下三思。”秦始皇怒扶苏多嘴，把他赶出咸阳，让他到北边的上郡（今陕西榆林东南）去执行监军任务。
不仅士人，黔首百姓也在怨恨秦始皇。楚地流行着“楚虽三户，亡秦必楚”的歌谣，诅咒秦王朝灭亡。始皇三十六年（公元前211年），东郡（今河南濮阳一带）落下一块陨石，有人在石上刻了一行字：“如皇帝死而地分。”秦始皇知道后，派遣御史追查刻字人，由于无人承认，便把陨石附近的居民全部杀死，然后销毁陨石。尽管如此，朝野的怨恨不能稍减。
五、希求长生病死他乡
秦始皇自忖功盖三皇五帝，而且也确实有些政绩，所以一方面是为了解下情，炫耀威风，一方面是寻访仙山、希求长生，他总是接连不断地出巡。
早在统一之前，随着兼并战争的胜利步伐，他就先后到过洛阳、邯郸以及楚国的首都郢、陈等地。统一的第二年，出于防御匈奴的需要，他巡视西北边郡陇西和北地二郡，越过鸡头山（位于今六盘山中段），由回中（今甘肃华亭南）返回咸阳。从统一的第三年起，他开始了全国性的大巡游。共巡游四次，跋涉名山大川，足迹几乎遍及了全国各地。在巡游途中，他到处刻石，如《泰山刻石》、《琅邪刻石》、《芝罘刻石》、《东观刻石》、《碣石刻石》、《会稽刻石》，其内容主要是歌颂秦始皇的功德，宣扬结束战争、统一天下、制定国策以及革除旧俗的正义性和优越性。他总以为神仙就在东海，要见神仙，只有多去沿海之滨，所以他四次大巡游，都是到沿海地区，一临碣石（今河北昌黎北），两登成山（今山东成山角），三次来到琅邪和之罘，这些地方是传说中的神仙登岸点。在巡游途中，秦始皇每到一地，便派遣大量的方士去寻找神仙，求取长生仙药。
始皇三十一年（公元前210年），秦始皇进行他的最后一次巡游。他从咸阳出发，首先来到南方的云梦（今洪湖、洞庭湖一带），在九疑山祭祀了虞舜。然后顺江东下，由丹阳（今安徽当涂东）登陆，来到钱塘（今浙江杭州），绕道向西120里渡江登上会稽山，在山上祭祀了大禹。祭罢大禹，秦始皇在会稽山刻石留念，然后下山，经吴中（今江苏吴县）北上。秦始皇一行从江乘（今江苏镇江）渡江，一直沿着海边向北，又来到琅邪。他总想能在海边有所收获，遇见仙人或得到仙药，所以一直靠着海岸走，然而仍一无所获。看看求仙无望，便决定返回咸阳。连日的旅途劳累，加上心情沮丧，到平原津（今山东平原附近）就病倒了。
当时，跟随秦始皇出游的有左丞相李斯、中车府令赵高等人，还有秦始皇的少子胡亥。虽然秦始皇已经病危，但由于他最厌恶死亡，忌讳“死”字，所以李斯等无人敢向他问及后事。不过，随着病情加重，秦始皇自己也明白死到临头了，于是给在北边监军的长子扶苏留下玺书，让他急赴咸阳主办丧事，明确地安排由扶苏来继承帝位。玺书封好后，放在中车府令赵高处。玺书还没有来得及交予使者，行舆至沙丘平台（今河北广宗西北），秦始皇就病逝了。时为始皇三十一年七月�