秦统一后，全国广泛推行郡县制，据司马迁记载，秦始皇时期全国分为三十六郡，而《晋书》认为统一后有所增加，可达四十郡。郡的下级行政机构是县或道，内地设县，边境地区则设道。道与县平行，均为郡的下级。西汉时期，郡的数量不断增多，如平帝元始年间的一百零三郡国，东汉顺帝时增至一百零五郡国。国是指诸侯王国，地位相当于郡。在京师，秦设内史管县，西汉初沿用，武帝时将内史地分为京兆、左冯翊、右扶风，合称“三辅”。东汉的都城洛阳设河南尹，类似郡太守。一郡所辖县数不一，如西汉的琅邪郡有五十一县，而玄菟郡仅三县。人口方面，一郡以二十万左右人口居多，最多可达百万以上，如汝南郡在西汉时人口最多，达二百五十九万人，而朔方郡则只有七千多人。
汉代县的面积大约为方圆百里，人口密度高或低的地区，即使不满百里也可能设县。县的长官如侯国、邑、道等，数量在西汉平帝时期为一千五百八十七，东汉顺帝时期减至一千一百八十。县下设乡、亭、里，乡和亭的数量庞大，推测每个县下约有九乡和十几亭。里则是民户聚集的地方，类似后世村落。郡的长官包括郡守，负责行政和刑狱，郡尉负责军事和治安。县一级，满万户设县令，不满万户设县长，县令、丞、尉共同管理县政。
汉代郡县制中，太守是郡的最高行政长官，负责民政和军事，但军事多由郡尉主管。太守需要巡视县令，推行农桑政策，主持司法事务，并负责人才选拔。边郡太守还要参与军事行动。郡的下属官员包括丞、五官掾、主簿等，各自负责不同事务。县则由令或长治理，同样有丞、尉及曹掾史协助管理。
秦汉时期的郡县制通过考课和监察制度，强化了中央对地方的控制。郡守每年秋冬上计于中央，中央会考核地方官员的政绩。中央通过刺史、督邮等监察官员监督郡县，确保政令的统一执行。郡县制的实行，标志着从地方分权到中央集权的转变，对后世地方行政体制产生了深远影响。
中国古代继宗法分封制度之后出现的以郡统县的两级地方行政制度。盛行于秦汉。郡县制是古代中央集权制在地方政权上的体现，它形成于战国时期。