军队有材官(步兵)、骑士（骑兵）、楼船（水兵）、轻车（车兵）等兵种。大抵平原诸郡多编练骑士、轻车，山地诸郡多编练材官，沿江、海诸郡多编练楼船。秦始皇陵附近出土的兵马俑，正是步、骑、车等兵种混合编队庞大阵势的生动展现。至汉朝，车兵逐渐被淘汰。汉朝军队的编制，据《后汉书?百官》记载，“大将军营五部”，部由校尉统领，“部下有曲，曲有军候一人”，“曲下有屯，屯长一人”。但据青海大通县上孙家寨和居延地区出土的汉简，部分左、右部或前、后部，曲分左、右曲或前、后曲，部、曲之下还有官(分左、右官)、队（分前、后队）、什伍等。上述文献与文物，对汉朝军队中、下级组织的不同记载，很可能是不同地区或军队存在着不尽相同的编制。

兵役制度秦朝沿袭战国时的郡县征兵制。从《睡虎地秦墓竹简》所记的情况看,男子17岁“傅籍”,以后根据战争需要，随时可征集入伍，到60岁才能免役。汉朝的兵役制度，曾有几次变更。据《汉书》记载，男子20岁傅籍，此后每年服劳役一月，称“更卒”。23岁以后开始服兵役,役期一般为2年,一年在本郡、县服役,称为“正卒”,另一年到边郡戍守或到京师守卫,称为“戍卒”或“卫士”。还有一种意见,认为这2年兵役统称为“正卒”。如遇战争需要，还须随时应征入伍，至56岁才能免役。秦、汉还常谪发已科罪犯或徒隶等为兵，称为“谪戍”。西汉除实行征兵制外，还实行募兵制，武帝所置的八校，主要是招募而来。东汉罢郡国兵后，征兵制渐衰,于是也依赖招募。末年，州郡官通过募兵,培植自己的势力，从而酿成群雄割据的局面。

军事训练制度秦朝的军训制度较为严格。秦律规定，射手发弩不中，御手不会驾车，骑士和马匹课试最劣者均要受罚，有关督训官吏及负责选募者也要受罚。西汉军队除演练射御、骑驰、战阵之外，每年秋季都进行教阅，又称“都试”，并按成绩优劣进行奖惩。边郡则常有太守“将万骑,行障塞,烽火追虏”(《汉旧仪》)，这种训练带有实战演习的性质。

军需供给军队的武器、铠甲、粮食、马匹，均由国家统一提供。国家设有专门的武库。汉朝设考工令负责兵器的制作，设武库令负责兵器的贮备、管理。有的郡国也设有工官、铁官,负责制作器械,并将它们输入京师。长安城中的武库是国家最大的贮藏兵器的中心。秦、汉时，铠甲已经制式化，均用金属制成，式样因兵种及职位不同而有所区别。秦朝在京城设有太仓，在荥阳建有敖仓，贮备了大批粮食，战时有专官负责补给。汉朝还靠屯田解决军粮的补给。秦、汉时大量使用骑兵，马政成为国之大政。秦朝制订了《厩苑律》等，对马匹的放牧、调教、管理均有规定。汉朝在奖励民间养马的同时，在北边、西边均置苑养马。景帝时有苑36所，官奴婢3万人，养马30万匹；武帝时官马达到40余万匹,为骑兵的发展和对匈奴作战创造了条件。

秦、汉时期，军队统一，军权高度集中，军队的指挥和管理体制严密，兵役制度也较为完善，汉朝大量屯田，为巩固边防和保障军队供给提供了条件，这些对于中国封建社会军事制度的发展具有深远的影响。