战国末年，强秦以武力消灭其余六国，统一了全国。赢政二十六年（前221年），秦王改前朝的分封制为中央集权制，取“三皇”之皇，“五帝”之帝，自称始皇帝，定都咸阳，是为秦始皇。始皇分天下为三十六郡，由朝廷任命官吏，不再采用世袭制。在朝内设左右丞相、御使大夫、太尉、将军、廷尉等官职，任用贤能。又下令统一六国的文字与度量衡，以秦相李斯订正的秦篆（小篆）为全国统一字体，并经过大规模的移民，消除了方言方面的障碍。前二二一年，始皇颁布统一度量衡诏书，其中规定了币制、地亩制、车轨制等各种订制。
为了减少匈奴的北方少数民族的威胁，始皇派大将蒙恬以三十万大军北击匈奴，并在原先六国城墙的基础上加以连接、修复，逐步修建起万里长城。在国内，始皇派遣大量的民夫为其修建工程浩大的宫殿及陵墓，其中宫殿以阿旁宫为最，相传项羽灭秦后火烧阿旁宫，大火燃烧了三个月才逐渐熄灭。
始皇在位十二年中，曾多次巡游天下，前二二零年，巡陇西、北地二郡；前二一九年，第二次东巡上邹峄山；前二一八年，第三次东巡登芝罘山刻石；前二一五年，第四次东巡至碣石山刻石；前二一零年，第五次南巡至九疑山。始皇通过巡游天下，一方面，祈求天地福泽，另一方面，向天下人显示皇帝的威严。为了长生不老，他派徐福出海求仙，但徐福一去不返。
第五次巡游的途中，始皇卒，宰相李斯与宦官赵高合谋拥始皇第十八子胡亥为帝，是为秦二世。为了个人的利益，赵高与李斯伪造始皇遗诏杀太子扶苏及大将蒙恬。不久赵高又杀李斯，秦朝的政权便完全落于胡亥与赵高之手。但是，秦二世昏庸无道，听信*臣赵高，致使人民不满，各地纷纷起来反抗。前二零九年，陈胜、吴广起义；前二零七年，项羽、刘邦等人纷纷起兵反对秦朝，使得秦帝国很快瓦解。前二零六年，赵高逼二世胡亥自杀，另立子婴为帝。此时刘邦已进攻咸阳，子婴杀赵高后，出城请降，秦王朝统治就此灭亡。
秦朝在政治制度方面打破了过去以世袭制为主的分封制，释放奴隶为平民，各个官吏由中央政府直接任免，加强了皇帝对国家的集权统治的力度。前二一二年，始皇为了巩固其所制定的新政治体制，听从丞相李斯建议，下令烧毁除秦国史书、医书、农书、占卜书之外的所有私人藏书，后又活埋儒生四百六十余人，后世称之为“焚书坑儒”。通过对儒学的压制，始皇在一定程度上消除了儒家要求恢复古制的呼声，进一步稳定了新制。但是，始皇登基后，大兴徭役，当时秦朝约两千万人口左右，其中建皇陵者一百五十万；守五岭五十万；随蒙恬防御匈奴三十万；筑长城五十万；再加其他，总数不下三百万，占总人口的近百分之十五，人力资源消耗殆尽，致使农业等其他经济活动人力不足，不能正常发展，致使秦未能在经济上有大发展。