唐沿隋制，中书省、门下省、尚书省同样是国家最高的政务机构，分别负责决策、审议和执行国家的政务，同时把原尚书省诸曹正式确定为吏部、户部、礼部、兵部、刑部、工部六部。六部下有司，部的首长称尚书，副首长称侍郎，各司正、副负责人称郎中、员外郎。
隋唐三省六部制的确立，是秦汉以来封建国家中央官制不断变化的结果。其组织较完备，分工较明确，是封建社会发展至成熟阶段的一个标志。这些一直沿续到清代，基本上没有改变。但有一点与明清不同的，唐代的尚书省有一个总机构，名为“都省”，都省之中以左右丞及左右司郎中、员外郎分管吏、户、礼左三部，兵、刑、工右三部。左右丞处于行政监督地位，而左右司则兼有总务管理的性质。
唐代中书省（隋因避讳作“内书省”）、门下省、尚书省中，关系最为密切的是中书省与门下省，它们合称为两省或北省（尚书省称为南省），长官为中书令、侍中，开元时皆为正三品（代宗时升为正二品）。中书省与门下省同秉军国政要，中书省掌制令决策，门下省掌封驳审议。凡军国要政，皆由中书省预先定策，并草为诏敕，交门下省审议复奏，然后付尚书省颁发执行。门下省如果对中书省所草拟的诏敕有异议，可以封还重拟。凡中央各部、寺、监及地方各部门所呈上的奏章，重要的必须通过尚书省交门下省审议，认可以后，方送中书省呈请皇帝批阅或草拟批答，门下省如认为批答不妥，也可驳回修改。唐太宗非常重视中书、门下两省在中枢政务机构中所发挥的作用，他曾多次称中书门下为“机要之司”。《资治通鉴》卷192记载：他于贞观元年十二月对群臣说： 中书诏敕或有差失，则门下当然驳正。人心所见，至有不同，苟论难往来，务求至当，舍己从人，亦复何伤！比来或护己之短，遂成怨隙，或苟避私怨，知非不正，顺一人之颜情，为兆民之深患，此乃亡国之政也。
可见唐太宗非常注意集体的智慧，防止个人专断而造成“兆民之深患”。中书、门下协助皇帝决定大计方针，就是防止个人专断的有效措施。 中书省，置中书令二人，正二品（代宗以前正三品），高宗龙朔元年（公元661年）改中书省为西台，中书令称右相。光宅元年（公元684年），改中书省为凤阁，中书令称内史。开元元年（公元713年）又改中书省为紫微省，中书令称紫微令。后复旧称。中书令为一省之首官，《新唐书·百官志》云：“中书令……掌佐天子执大政，而总判省事”。
又置侍郎二人，正三品，为中书令之副，参议朝廷大政，临轩册命，若四夷来朝，则受其表疏而奏之。又置中书舍人六人，正五品上，是中书省的骨干官员，掌侍进奏，参议表章、草拟诏旨制敕及玺书册命。因其所掌皆机务要政，故特规定四条禁令，即禁漏泄，禁稽缓，禁违失，禁忘误。他们可以就省内所讨论的军国大政及报上的奏状，发表自己的初步处理意见，并签上自己的名字，谓之“五花判事”。
省内的意见经中书令、侍郎汇集后，再交付中书舍人，然后根据皇帝的意旨草成制敕，这个专门负责执笔草诏的舍人称为“知制诰”，其余舍人也要分别在制敕上署名。在舍人中选择一个资格最老的，称为“阁老”，负责处理本省杂事。舍人六人分押尚书省六部，并辅佐宰相判案。
宰相的议事处政事堂就有一个门通往中书舍人办公厅，宰相常从这个门经过，找中书舍人咨询政事。据《旧唐书·常衮传》载，代宗大历时，常衮为相，才把这个门堵死，“以示尊大，不相往来”。肃宗时，常以他官知中书舍人事，《新唐书·百官志》说当时因“兵兴，急于权便，政去台阁，决遣颛出宰相，自是舍人不复押六曹之奏。”直至武宗会昌末年，宰相李德裕再建议：“台阁常务，州县奏请，复以舍人平处可否。”但这一制度在当时似乎未认真执行过。
唐代的中书舍人都是文人士子企慕的清要之职，所谓“文士之极任，朝廷之盛选”，是跃居台省长贰以至入相的一块重要跳板。
此外，中书省的属官还有起居舍人2人，从六品上，《新唐书·百官志》云：“掌修记言之史，录制诰德音，如记事之制，季终以授国史”。通事舍人16人，从六品上，掌朝见引纳，殿廷通奏，凡近臣入侍，文武就列，通事舍人则导其进退，而赞其拜起、出入诸礼节。四方蛮夷纳贡，也由通事舍人接受呈进。军士出征，则受命劳遣，并每月慰问将士家属。又有主书4人，从七品上。主事4人，从八品下。右散骑常侍2人，右谏议大夫4人，掌供奉讽谏，大事廷议，小则上封事。 门下省，置侍中二人为省长，正二品（代宗以前正三品）。唐高宗龙朔二年（公元662年）改门下省为东台，侍中称左相，武后光宅元年（公元684年）称纳言，垂拱元年（公元685年）改门下省为鸾台。开元元年（公元713年）改称黄门省，侍中称监，天宝元年（公元742年）改称左相。《新唐书·百官志》云：“侍中……掌出纳帝命，相礼仪，凡国家之务，与中书令参总，而颛判省事”。
有门下侍郎2人，正三品，为侍中之副，龙朔二年改称东台侍郎。武后垂拱元年，称鸾台侍郎，天宝元年，又称门下侍郎。《百官表》云：“门下侍郎……掌贰侍中之职。大祭祀则从；盥则奉巾，既帨，奠巾；奉匏爵赞献。元日、冬至，奏天下祥瑞，侍中阙，则莅封符券，给传驿。”
门下省的属官有左散骑常侍2人，正三品下。掌规讽过失，侍从顾问。左谏议大夫4人，正四品下，掌谏诤得失，侍从赞相。
武后垂拱二年（公元686年），有一个名叫鱼保宗的，上书建议置铜匦以接受四方之书。武则天接受了这个意见，铸铜匦四个，涂以四方颜色，排列在朝堂：东方青匦，称为“延恩”，凡是告养人劝农之事者投之；南方红匦，称为“招谏”，凡是论及时政得失者投之；西方白匦，称为“申冤”，凡是陈述受抑屈者投之；北方黑匦，称为“通玄”，凡是告发天文或秘密谋反者投之。朝廷派谏议大夫、补阙、拾遗各1人为使者，管理四方铜匦；又派御史中丞、侍御史各1人为理匦使。
天宝九载（公元750年），唐玄宗以“匦”声近“鬼”，故改理匦使为献纳使。肃宗至德元年（公元756年）恢复旧称。德宗建中二年（公元781年），以谏议大夫1人为知匦使。
又有给事中4人，正五品上，掌侍左右，分判省事，监察弘文馆缮写雠校之事。凡百司奏抄，侍中审毕，则驳正违失。凡是诏敕有不便者，涂窜而奏还，谓之“涂归”。白居易在《郑覃可给事中敕》中说，给事中的职责是“凡制敕有不便于时者，得封奏之；刑狱有未合于理者，得驳正之；天下冤滞无告者，得与御史纠理之；有司选补不当者，得与侍中裁退之”。《旧唐书·李藩传》载，唐德宗贞元年间（公元785—805年），李藩任给事中，“制敕有不可，遂于黄敕后批之”。当时有人对他说，这是皇上的圣旨，应该把自己的意见另纸写上，那能随便拟在圣旨上？李藩说，如果用另纸写，便是文状，那能称为拟敕？李藩之所以敢于发此大言，就是因为制度规定给事中有权在认为不合适的诏敕上“涂窜而奏还”。白居易所谓“刑狱有未合于理者，得驳正之”，就是《大唐六典·门下省》说的“凡国之大狱，三司详决，若刑名不当，轻重或失，则援法例，退而裁之”的意思一样。《新唐书·百官志》说，给事中可“与御史、中书舍人听天下冤滞而申理之”，就是指他们可以组成“三司”，越过执法机构，受理天下冤错案件，听其诉讼，这种制度称为“三司受事”或“三司详决”。白居易所谓“有司选补不当者，则与侍中裁退之”，就是《新唐书·百官志》所指的“六品以下奏拟，则校功状殿最、行艺，非其人，则白待中而更焉。”这种制度称为“过官”。
又有起居郎2人，从六品上，掌录天子法度。天子御正殿，则起居郎居左，舍人居右。若天子有诏命，起居郎俯陛以听，退而书之，每季终了时交给史官。贞观初年，以给事中、谏议大夫兼知起居注、或知起居事。唐高宗时，许敬宗、李义府为相时，为了防止泄密，上言减少预闻机密的人员，故命起居郎、舍人承旨之后，与百官同出，不得与闻机务。至文宗大和九年（公元835年）才诏令起居郎、舍人于入阁之日，具纸笔立于螭头下，恢复贞观时期的制度。
此外，门下省还设有录事4人，从七品上；主事4人，从八品下；左补阙6人，从七品上；左拾遗6人，从八品上；典仪2人，从九品下。掌赞唱及殿中版位之次序。城门郎4人，从六品上，掌京城、皇城、宫殿诸门开关之节。符宝郎4人，从六品上，掌天子八宝及国家之符节，大朝会，则奉宝进于御座，天子行幸，则奉宝随从。凡命将、遣使，皆请旌、节。旌以颛赏，节以颛杀。
中书省与门下省还各有补阙拾遗，它们均分左、右置，“左”隶门下省，“右”隶中书省。左右补阙，从七品上；左右拾遗，从八品上，均是武则天垂拱元年（公元685年）创置的。
据《旧唐书·白居易传》载，白居易于宪宗元和二年（公元808年）曾任过左拾遗，他说：“左右拾遗，掌供奉讽谏，凡发令举事，有不便于时，不合于道者，小则上封，大则廷诤”。“朝廷得失无不察，天下利弊无不言，此国朝置拾遗之本意也”。谏官有直接向皇帝提意见的机会，所以，官品虽低，也颇为时人所重。从理论上说，谏官的本职，就是建言讽谏，即使言辞激烈，也无可责难，白居易在任拾遗、补阙期间，曾尽其职而力谏，屡次上书言事，甚至当面和皇帝争执，据《资治通鉴》卷238记载：“白居易因议事，言陛下错，上色庄而罢，密召承旨李绛，谓‘白居易小臣不逊，须令出院’。”所以，元和八年（公元813年），白居易被改任太子左赞善大夫，这是一个不得过问朝政而专门陪伴太子读书的闲官。元和十年（公元815年），宰相武元衡被平卢节度使李师道派人刺死，白居易激于义愤，首先上书“急请捕贼，以雪国耻”，而当时旧官僚集团却攻击他说“宫官非谏职，不当先谏官言事”，并借机加以诬陷，把他贬为江州司马。这件事既说明了谏官有言事的特权，也说明谏官处境的艰难。 尚书省，尚书省置令1人，正二品。唐高宗龙朔二年（公元662年），改称东台，废尚书令，改尚书为太常伯，侍郎为少常伯，武则天光宅元年（公元684年）又改称文昌台，不久再改为文昌都省。垂拱元年（公元685年）称为都台，长安三年（公元703年）称为中台。唐代尚书省的办事机构设在长安皇城的承天门大街东侧，位于中书、门下二省之南端，所以又别称南省或南宫。从中书门下发出的诏令制敕，均经由尚书省转发到中央各部门及地方各州县，或者根据诏令制敕的精神制成政令，下达到有关部门。《新唐书·百官志》说： 诸州计奏达京师，以事大小多少为之节。凡符、移、关、牒（按：皆公文名），必遣于都省乃下。天下大事不决者，皆上尚书省。这说明尚书省的权位相当重要，据《旧唐书·戴胄传》记载，唐太宗曾说：“尚书省，天下纲维，百司所禀，若一事有失，天下必受其弊者。”这几句话就足以说明尚书省在中枢行政机构中的重要地位了，也就是说在三省中，尚书省才是行政的实际总汇。唐代的尚书省组织更加整齐严密，由隋之六曹固定为吏、户、礼、兵、刑、工六部。而每部的组织，则以隋之侍郎升为尚书的佐贰，在尚书左右丞下，每部有4个属司，共24个司。
尚书省的长官是尚书令，掌典领百官。因为唐太宗即位前曾任其职，故唐代例不复置。以左右仆射为本省的实际长官。另有左丞1人，正四品上，右丞1人，正四品下，主持省内日常事务，《新唐书·百官志》云：“掌辩六官之仪，纠正省内，劾御史举不当者”。有左右司郎中各1人，从五品上，员外郎各1人，从六品上，为丞的助手，分判本省六部诸司事务。唐高宗龙朔元年（公元661年），改左右丞为左右肃机，郎中为左右承务，诸司郎中为大夫。唐初，仆射的地位十分尊崇，因为在中枢的职事官中，正一品的三公、三师不单独设置，而正二品的尚书令又被废，只有从二品的仆射官阶最高，其他两省的副官如门下侍郎、中书侍郎以及各寺、监的长官均在三品以下。所以《唐会要》称左右仆射为“师长百僚，虽在别司，皆为统属”。据说仆射于都堂上书，宰相皆送，文武三品以上官均升阶列坐，左右丞、各部侍郎、御史中丞以及四品、五品以下者皆罗拜阶下，仆射不答拜，可见其威权之重。自中唐以后，由于仆射被排斥于宰相行列之外，尚书省的地位因受到使职差遣的冲击，加上用非其人，其享有的地位就逐渐下降了。
据《唐会要》记载，贞观时，唐太宗曾规定：“尚书细务属左右丞，惟大事应奏者乃送仆射”。可见左右丞在尚书省内的权位也是相当重要的，其中左丞统吏、户、礼三部；右丞统兵、刑、工三部。六部诸司文案均需送都省由左右丞勾检后，方下达到有关部门。因为规定省内有大事才向仆射请示，其余细务均由左右丞处理。这样，左右仆射已渐被架空，都省的实权自然落在左右丞手中了，所以到宋代，左右丞也是执政官之一。
尚书都省所属的六部二十四司，负责处理全国军政、财文、兵刑、钱谷等一应行政事务。
其中吏部掌文选、勋封、考课之政，下统吏部、司封、司勋、考功四司。唐代规定官员的选授制度是：三品以上者由皇帝亲自选授，五品以上者由宰相提名呈报皇帝御批，吏部听制授官；六品以下者由吏部根据其身材、资历、才能、功劳、德行、言辞、书判诸方面的优劣予以“注批”，并报请门下省审复后授职。四司官员分掌如下：吏部郎中，掌文官阶品，朝集、禄赐、给假告身、假使，其中有一人专掌选补流外官。员外郎二人，从六品上，一人判南曹，均为尚书、侍郎之副贰。司封郎中，掌封命、朝会、赐予之级。司勋郎中，掌官吏勋级；考功郎中，掌文武百官功过、善恶之考法及其行状。若官员死亡后，史官要为其立传，太常要议谥，若要铭于碑者，则会同百官议其宜记述的事迹上报，然后考功郎中通报其家属。唐玄宗开元二十四年（公元736年）以前，由考功员外郎主持科举考试。
户部，掌天下财政、民政，包括土地、人民、婚姻、钱谷、贡赋等，所属有户部、度支、金部、仓部四司。其中户部郎中、员外郎，掌户口、土地、赋役、贡献、蠲免、优复、婚姻、继嗣之事；度支郎中、员外郎掌天下租赋、物产丰约之宜、水陆道涂之利，岁计所出而支调之，与中书门下省议定上奏；金部郎中、员外郎掌天下库藏出纳、权衡度量之数，管理两京市、宫市等交易之事，并供给宫人、王妃、官员奴婢衣服；仓部郎中、员外郎掌天下库储、出纳租税、禄粮、食禀之事。
礼部掌礼仪、祭享、贡举之政。所属有礼部、祠部、膳部、主客四司。其中礼部郎中、员外郎，掌礼乐、学校、衣冠、符印、表疏、图书、册命、祥瑞、铺设，及百官、宫人丧葬赠赙之数，为本省尚书、侍郎之副；祠部郎中、员外郎掌祠祀、享祭、天文、漏刻、国忌、庙讳、卜筮、医药、僧尼之事；膳部郎中、员外郎，掌陵庙之牲豆酒膳；主客郎中、员外郎，掌诸蕃朝谨之事。开元二十四年玄宗诏礼部侍郎主持科举考试。这样，礼部的地位就大大提高了。
兵部掌六品以下武官选授、考课、主持武举，以及军令、军籍和中央一级的军训，但并不直接带兵。所属有兵部、职方、驾部、库部四司。其中兵部郎中一人判帐及武官阶品、卫府众寡、校考、给告身诸事；一人判簿籍及军戎调遣之名数。员外郎一人掌贡举、杂请，一人判南曹，岁选解状。皆为尚书、侍郎之副；职方郎中、员外郎，掌地图、城隍、镇戎，烽候、防人道路之远近及四夷归化之事。凡蕃客至，鸿胪寺先询问其国山川、风土，然后制成地图上奏，并送副图于职方司，殊俗入朝，则图其容状及衣服样式通达于上；驾部郎中、员外郎掌舆辇、车乘、传驿、厩牧马牛杂畜之籍；库部郎中、员外郎，掌兵器、卤簿仪仗。
刑部掌律令、刑法、徒隶并平议国家之禁令。其属有刑部、都官、比部、司门四司。其中刑部郎中、员外郎掌律法，按覆大理寺及天下上奏诸案件，为尚书、侍郎之副贰。凡是审理大案件，可用尚书侍郎之名义与御史中丞、大理卿组成“三司”，共同参议。国家发布大赦令，可代表刑部召集囚徒宣布赦免名单；都官郎中、员外郎，管理俘虏，奴隶的簿录，给以衣粮医药，并审理其诉讼事件；比部郎中、员外郎负责通会内外赋敛、经费、俸禄、勋赐缺乏物资，以及军用物资、器械、和■等事；司门郎中、员外郎，管理门禁关卡出入登记，以及各地上缴失物的处理。
工部掌土木水利工程和国家农、林、牧（军马除外）、渔业之政，以及诸司官署办公所需纸笔墨之事。所属有工部、屯田、虞部、水部四司。其中工部郎中、员外郎，掌城池之工役程式，为尚书、侍郎之助手；屯田郎中、员外郎，掌天下屯田及在京文武官员之职田、诸司官署公田的配给；虞部郎中、员外郎，掌苑囿、山泽草木以及百官蕃客菜蔬薪炭的供给和畋猎之事；水部郎中、员外郎，管理河流过渡、船舻、沟渠桥梁、堤堰、沟洫的修缮沟通，以及渔捕、漕运诸事。
六部长官称为尚书，正三品，副官为侍郎，正四品下（吏部侍郎正四品上）。唐初以来，尚书的地位很高，据《通鉴》开元二十四年的记载：“惟旧相及扬历中外有德望者乃为之”。正因为如此，尚书实际上成为高官权臣的兼职，不能具体处理本部事务，这自然就被架空而失去实权。唐代六部尚书分为三行：吏、兵为前行；刑、户为中行；礼、工是后行。各部官员的迁转就是按照这个次序的，由后而中而前的，所以担任某部尚书，并不等于熟悉这部的职务，而只是由于资格的关系。因此，中唐以后，六部尚书基本上成为官员迁转之资，其官称只代表一种身份，而不一定说明所任的职务。这就是宋代六部等于虚设，而另以其他机构代替六部的由来。 唐代初年，以中书省长官中书令、门下省长官门下侍中、尚书省长官尚书令共议国政，都是宰相。宰相是辅佐皇帝总领天下大政的官员。《新唐书·百官志》说：“佐天子总百官，治万事，其任重矣”。后来，因为唐太宗即位前虽曾任过尚书令，臣下避而不敢居其职，便以仆射为尚书省长官，与门下侍中、中书令号称宰相。据《册府元龟·宰相总序》说，自隋代以来，就有“或以他官参掌机事及专掌朝政者，并为辅弼”。
唐代也因宰相品位尊崇，人主不肯轻易授人，故常以他官居宰相职，并假借他官之称。如唐太宗时，杜淹以吏部尚书参议朝政，魏征以秘书监参预朝政，其后，或称“参议得失”，或称“参知政事”等等，名称不一，都是宰相之职。《旧唐书·李靖传》载贞观八年（公元634年），中书令（《百官志》作仆射）李靖因足疾上表“乞骸骨”，其言辞极为恳切，唐太宗为之感动，说：朕观古往今来，身居富贵，能知足者甚少。纵然才能不堪，身患疾病，犹自强居职位。公能识大体，精神诚可嘉。于是，太宗除下优诏，令其在家调养外，又命其疾小愈，两、三日一至中书门下平章事。贞观十七年（公元633年），太宗以李绩为太子詹事（东宫百官之长），并特加“同中书门下三品”之衔，使其与侍中、中书令一样参预宰相职事。从此之后，就有“平章事”与“同三品”的衔号，就是品级再高的官，也不例外，否则，就不能行使宰相的职权，只有三公、三师及中书令不加。永淳元年（公元682年），以黄门侍郎郭侍举，兵部侍郎岑长倩等同中书门下平章事，自此以后，“同平章事”也成为宰相的衔号。开元以后，为仆射者例不加“同平章事”，结果就不能参与宰相机务，而被挤出宰相行列。
安史之乱以后，宰相名号又有了变化。由于代宗大历十二年（公元777年）升中书令和门下侍中为正二品，所以就废除了“同中书门下三品”的职衔。与此同时，中书令和门下侍中基本是藩帅兼领，几乎不单独作为宰相来设置，因此，唐后期的宰相名号基本上就是“同平章事”了。
唐代初年，三省长官在门下省议事。这个议事地点称为政事堂。《文献通考·职官四》说：“中书出诏令，门下掌封驳，日有争论，纷纭不决，故使两省先于政事堂议定，然后奏闻”。其后，高宗时的裴炎自侍中迁中书令，乃徙政事堂于中书省。玄宗开元十一年（公元723年），张说为中书令，又改政事堂为“中书门下”，并且列吏房、机务房、兵房、户房、刑礼房五房于后，“分曹以主众务。”至此，政事堂已从“议事”之所变成宰相的办事机关了。产生这个变化的原因是因为唐玄宗以前，宰相都是三省长官兼职的（因三省长官尚有本省常务），他们上午在政事堂议事，下午就回本省办公，因此，不必要另立宰相的办公机关。玄宗开元以后，宰相数量少了，其职位更为尊崇，基本上是专职的（杨国忠虽身兼四十余职，但也以相职为主），于是就有必要设立一个固定的宰相办事机关，并列五房以处理日常行政事务。
政事堂会议是协助皇帝统治全国的决策机关。军国大事经政事堂会议商定，奏请皇帝最后裁决；机密大事以及五品以上官员的升降任免，只在政事堂议论，他官不得预闻。在政事堂（或中书门下）议事的几位宰相中，有一位是首席宰相，称为“执政事笔”。唐玄宗时，李林甫、杨国忠为相，他们之所以能专权用事，一个重要的原因，就是他们长期窃居了“执政事笔”的职位。安史之乱后，肃宗鉴于相权集中而造成个人专断之弊，乃“令宰相分直政事笔、承旨，旬日而更”。宰相十天一秉笔的制度，到唐德宗贞元十年（公元794年），才改每日一人轮流秉笔，其用意显然是在于防止宰相专权，但德宗以后，这个制度并没有沿续下去，如穆宗、敬宗时的李逢吉，武宗时的李德裕都是独秉国政的。宰相权力的大小，都是取决于皇帝（还有中晚唐时期的宦官）的态度的。
