秦王嬴政兼并六国，统一天下，认为自己的德行和功绩超过了三皇五帝，所以改称号为“皇帝”。他为了强化君权，规定皇帝自称为“朕”，皇帝下达的命令为“制”和“诏”，文字中不得提及皇帝名字，要注意避讳。秦王政做了中国历史上第一个皇帝，自称“始皇帝”，并颁布诏书说：“朕为始皇帝，后继者沿用称呼，称为二世皇帝、三世皇帝，以至万世，无尽无穷地传下去。”
丞相王绾对秦始皇说：“原来燕、齐、楚三国的土地距离都城咸阳太过遥远，不如在那里设置王侯，以便镇抚当地百姓，所以请求立诸位皇子为王侯。”秦始皇将王绾的建议下达给诸位大臣商议，廷尉李斯建议说：“周文王、周武王分封诸同姓子弟为王侯，但是他们的后代逐渐疏远，以致后来像仇敌一样相互攻击，周天子不能制止。现在仰仗陛下神灵，四海一统，不如将全国划分为郡和县，让各位皇子和有功之臣加以镇抚，这样便于中央进行控制。让天下人一心，才是保障国家安定的策略，分封诸侯是不适宜的。”秦始皇听到李斯的建议，也认为天下百姓受尽战争之苦，都是因为有诸侯王的存在，于是听从李斯的建议，将全国划分为三十六个郡，每郡又设置若干县，郡县的长官由中央直接任命，随时调换。
秦始皇又下令收缴全国民间所藏的兵器，运送到咸阳，熔毁后铸成大钟和钟架，以及十二个铜人，放置在宫廷中；然后统一文字、货币、法制和度量衡，并将各地富豪共十二万户迁徙到咸阳置于监控之下。
设立郡县制、统一文字、改良货币等改革措施加强了中央集权，有利于古代经济的进一步发展，对中国疆域的初步奠定等起了重要作用。为了保障国家的长治久安，秦始皇采取了一系列举动，如修建长城、焚书坑儒、制定严刑律法，等等。
秦始皇每年征调四十多万民夫修筑长城，在当时男人辛苦劳作尚不能果腹，女人日夜纺织都无法蔽体的情况下，征调如此之多的民力去从事非生产性劳动，造成的结果是放眼尽白骨的惨剧。秦始皇还大兴土木，大肆修建宫殿和皇陵，他用刑徒七十二万人为他穿凿骊山建造阿房宫和皇陵。另外，秦始皇还花费大量人力物力寻求长生不老之术。
而最让后世诟病的是焚书坑儒，这极大地摧残了我国文化。丞相李斯为了迎合秦始皇，曾上书说：“过去诸侯国纷争，用利益招徕天下贤士。现在天下已定，法令统一出自朝廷，百姓就要致力于耕田做工，读书人就要学习法令规章。然而现在的儒生不从事现在的事务，只一味地效法古代，他们厚古薄今，蛊惑民众，总是以为自己比别人高明，对当前的政治形势指指点点。老百姓在他们的鼓动下也跟着起哄，这对国家的统治没有一点好处。只有禁止这些，国家才能安定。所以我建议，除了记载秦国历史的史书，其他史书全部烧毁。另外，凡是私下藏有诸子百家典籍的人，一律将书籍送至官府处置。如果有私下谈论诸子百家的人，一律处死，知情不报的人处以同罪。”秦始皇采纳了他的建议，于是除了有关秦国历史、医药、占卜和种植的书，其余的书统统被烧毁。
书本典籍是儒生们的命根子，听到这一消息，他们悲愤万分，但是因为害怕惩罚，不敢公开反抗，只能私下聚在一起诅咒秦始皇。秦始皇听说后勃然大怒，说：“朕烧毁没有用的书籍，又大量招纳人才，希望能够通过他们来求得天下太平，但是这些人不干正事，还在背地里说坏话，蛊惑百姓！”于是下令搜捕对自己不满的儒生。各地官员为了表示自己的忠心，对儒生们严刑拷打，逼他们互相检举揭发，共有四百六十多人受到牵连。秦始皇派人在咸阳城外挖了一个大坑，把他们全部活埋以警示天下。
秦始皇的长子扶苏劝谏说：“那些儒生诵读并效法孔子的言论，现在皇上用重法惩处他们，我担心天下会因此不安定。”秦始皇大为恼怒，派扶苏赴上郡去监督蒙恬的军队。
秦始皇为了炫耀皇帝至高无上的权威，多次到东方、北方、南方各地巡视，四处奔走，劳民伤财。公元前210年，被称为“千古一帝”的秦始皇病死于第五次东巡途中，年仅五十岁。