秦王政二十三年（公元前224年），王翦率大军抵达前线，取代李信。他下令构筑工事，坚守于深沟高垒之内，违令者一律斩首。楚军多次到阵地前向秦军谩骂叫阵，秦军不作回应，两军形成对峙局面。
相持期间，王翦令士卒厉兵秣马、养精蓄锐，然后伺机而动。项燕见王翦始终坚壁不出，令楚军东移，想以此牵动秦军。王翦见项燕移师向东，在楚军拔营之际下令秦军以排山倒海之势全线出击，猛攻楚军。楚军大败，项燕见楚军主力被歼，知道大势已去，自杀而死。在不到半年的时间里，楚国的大片土地落入秦军之手。秦王政二十四年（公元前223年），王翦率秦军攻入寿春，俘虏楚王负刍，楚国灭亡。
秦王政二十六年（公元前221年），秦王政命将军王贲率兵南下攻齐。秦军很快开进临淄，俘虏了齐王建。秦军兵占临淄，标志着秦统一六国的全面胜利。至此，长期处于分裂割据的华夏大地归于一统。
在短短10年的时间内（公元前230——前221年），秦王政以气吞山河之势先后灭掉了韩、赵、魏、燕、楚、齐六国，建立了中国历史上第一个统一的多民族封建****中央集权国家。
秦王政二十六年（公元前221年），为彰显宏图霸业、名传千秋百代，秦王政决定更改名号。大臣们根据远古传说中的三皇和五帝，有的主张用“帝”，有的主张用“皇”，而秦王政则认为自己的功劳高过三皇和五帝，于是将皇和帝并称，改名号为“皇帝”。
并且，秦始皇对名称也做了规定：皇帝自称“朕”，皇命被称为“制”，皇令被称为“诏”；皇帝的印信用玉做成，被称为“玉玺”，并且只有皇帝的印信才能叫“玺”；皇帝的妻子称“皇后”，父亲称“太上皇”，母亲称“皇太后”。
秦始皇将全国政权牢牢握在手中，对全国进行统一管理，从而避免形成诸侯自立、权力分散的局面。在这个过程中，韩非子的法家思想起到了非常重要的作用。为了加强君权，秦始皇设置了三公和九卿。
三公是指丞相、太尉和御史大夫。丞相是最高行政长官，主要职能是辅助皇帝处理政务，同时负责管理文武百官；太尉是最高军政长官，负责军事事务，但在平时并没有军权，战时要听从皇帝的命令，并且要在得到皇帝的符节后才能调动军队；御史大夫负责监察百官，并将皇帝的诏令转交给丞相执行。
九卿是指奉常、郎中令、卫尉、太仆、廷尉、典客、宗正、治粟内史和少府。奉常掌管宗庙礼仪；郎中令是皇帝的警卫，同时负责传达皇帝命令；卫尉是宫廷的警卫首领，负责皇帝住所的日常守卫；太仆主要负责侍从皇帝，掌管皇帝的车马；廷尉掌管全国的司法事务，负责审理重案要案；典客负责国家的外交以及内部少数民族的事务；宗正专门管理皇室事务；治粟内史管理中央财政，并负责全国的税收工作；少府是皇帝个人的财政官员，管理皇帝私有的山泽湖泊和宫廷手工业等。
为了管理地方，秦始皇实行了郡县制，替代了以往的分封制。郡县官吏由皇帝亲自任命，罢免权也掌握在皇帝手里。
不仅如此，秦始皇还制定了严格的官吏管理制度，“刑不上大夫”的特权已经不复存在。官吏犯法，不但不会减轻惩罚，反而会加重处罚。
除了政治体制改革外，秦始皇还采取了一系列措施来巩固集权统治。
其一，驱逐匈奴，修筑长城。
秦始皇统一六国后，将匈奴视为国家大患，派蒙恬率兵北击匈奴。蒙恬不辱使命，痛击匈奴。随后，他驻守边关十余年，迫使匈奴退往阴山以北。
为防匈奴进一步侵扰，秦始皇把战国时秦、赵、燕三国北边的长城连接起来，修筑成西起临洮（今甘肃岷县）、东至辽东（辽河以东地区）的万里长城。
其二，没收兵器，防止作乱。
为防止天下作乱，秦始皇下令没收兵器，然后将这些兵器熔化，铸铜人12个，将其立于咸阳宫前。铜人巨大无比，每个重达24万斤。
其三，修建官道，速递信息。
官道即驰道。秦始皇时，以咸阳为中心，共修成了三条官道：一条向北通向内蒙，这就是著名的“九原直道”；一条向东通向河北和山东，直到海边；一条向南，通向湖北、湖南和江苏。官道的建立，大大缩短了信息传播的时间，有利于中央集权的加强和政令的及时传达。
其四，迁徙后裔，统一监控。
六国虽然被灭，但各国仍然有后裔。为杜绝六国后裔的反叛行动，秦始皇将各国的贵族后裔以及富豪统统迁至咸阳，以便统一监视。
其五，焚书止学，坑儒愚民。
秦始皇在加强统治的过程中，种种残酷的手段引起了士人的不满，遭到了士人的指责。这时，丞相李斯给秦始皇写了一封奏疏，主张严厉镇压这些胆大妄为的士人，要求进行焚书。
诏令一发，除了《秦记》之外的所有史书一律被烧毁，百姓和士人私自收藏的经书和诸子百家的典籍也无一幸免。至此，除了少数史书之外，全国只剩下了农业、卜筮和医药方面的书籍。这是对中国文化的一次大清洗，同时也体现了秦朝的****。
但是，焚书并不能堵住士人的口，反而激起了更大的抗议，百姓和士人对秦始皇的****怨愤异常。秦始皇勃然大怒，派出御史到全国各地追查，最后共抓获460余人。秦始皇下令将这些人一齐押到骊山的山谷中，全部活埋。这些人中绝大部分是儒生，后人因此把秦始皇的这种行为称为“坑儒”。
关于秦始皇的功与过，后人评说不一。但有一点可以肯定，他的忧患意识很强烈。为了维护领土完整、防止秦帝国的分散瓦解，他费尽心思，在有生之年不仅维护了国土的完整，而且还有所扩张。秦始皇末年，秦朝的郡数由统一之初的三十六郡增至四十余郡。
自公元前220年，秦始皇就开始到处巡游。这一年，他“巡陇西、北地，出鸡头山，过回中”；公元前219年，“东行郡县，上邹峄山”；公元前218年，第二次东巡；公元前215年，出巡碣石，这是第三次东巡。每到一处，他都令人立功德碑，记载他的丰功伟业。
不仅如此，秦始皇还大兴土木，劳民伤财，造成了民不聊生的景象。
公元前211年，秦始皇开始扩建宫廷，先后建起了近300座宫殿和700余座行宫。其中，关内行宫有300座，关外行宫有400余座。规模如此宏大，以至于有人感叹“穷年忘归，犹不能遍”。
在众多宫殿中，阿房宫的规模最为宏大，“东西五百步，南北五十丈（115米），上可以坐万人，下可以建五丈旗（约能容10万人）。”为了修建阿房宫，秦始皇每年要调用70余万民工。
秦始皇的一生是劳碌的一生，天下分裂时忙于打江山，天下统一后又开始守江山，生怕前功尽弃、功亏一篑。或许是为了能够永远守住江山社稷，他开始寻求仙药，以便长生不老。秦始皇第一次东巡时，见到了汹涌澎湃、仿佛要吞噬一切的大海。也就是在这段时期，他有了寻求长生不老药的念头。
当时，秦始皇在离海不远的琅琊山一住就是三个月。在这期间，一个名叫徐福的齐国人上书说海中有三个神仙，分别叫蓬莱、方丈和瀛洲，表示愿意替秦始皇入海求仙。秦始皇大喜，选择了数千名童男童女随徐福同往。
秦始皇没有把希望全部寄托在徐福身上，为了尽快找到仙药，他在出巡碣石时派燕国方士卢生求仙，并令韩终、侯公、石生等人求取不死药。尽管花费了财力、人力，但并没有结果。
公元前210年，秦始皇再次出巡。此次出巡，他直接南下，先后经过了云梦（今湖北境内）、丹阳、会稽（今浙江境内）等地，祭祀了舜和禹。在会稽时，他仍不忘刻石颂德。
随后，秦始皇再次赶至琅琊，继续寻求仙药，不久在平原津（今山东平原县）一病不起。七月，在沙丘平台（今河北邢台市广宗县境内）驾崩。
短命皇帝秦二世
秦始皇驾崩后，他的第十八皇子胡亥即位，是为秦二世。胡亥之所以能成为皇帝，得益于他的老师赵高。
赵高原本只是宫中的一个太监，此人不仅身强体壮，而且擅长书法，谙熟刑狱之法，因而深受秦始皇喜爱，屡屡被提拔，直到升为中车府令。后来，他做了胡亥的老师。
中车府令虽然不是一个很高的官职，但却起着不可忽视的作用。赵高做了中车府令后，主要负责为皇帝准备车马仪仗。不仅如此，他还要为皇帝起草诏书和下传符玺。因此，他可以时常跟随在秦始皇的身边，特别是当秦始皇出巡时。
公元前210年，秦始皇最后一次出巡，左丞相李斯随行。胡亥得到秦始皇的允许后，跟随在老师赵高身边。此时的秦始皇已经有50岁了，一番长途跋涉后，病死于沙丘平台。临终前，秦始皇留下遗诏，要立长子扶苏为皇帝。
诏书未发，秦始皇已死去，赵高立即在李斯面前分析了扶苏即位给李斯带来的不利，并最终说服了李斯。二人将秦始皇的遗诏扣下，然后商量如何将秦始皇的遗体运回咸阳城。为了防止秦始皇死亡的消息泄露，他们像往常一样为秦始皇安排饮食起居，并在随行的车上装满鲍鱼，以鲍鱼的腥味来掩盖尸体的腐臭。
不久，赵高、李斯等人将秦始皇的遗体运进咸阳城。接着，他们将篡改的诏书公布于世，立胡亥为皇帝，就这样，胡亥做了历史上的第二个皇帝。
秦二世元年（公元前209年），秦二世任命赵高为郞中令，并对其言听计从，在国内大开杀戒，除掉有威胁的人，并以此震慑他人，欲使朝野上下臣服在他的脚下。
早在胡亥即位前，胡亥、赵高和李斯三人已经伪造了一份诏书，派使臣送往远在北方固守大秦疆土的蒙恬和扶苏，令蒙恬和扶苏自裁。扶苏心中只有“君要臣死，臣不得不死”的忠君思想，在真伪未辨的情况下自刎而死。蒙恬并不甘心，不愿意死得不明不白，于是被关押起来。
即位之初，秦二世效仿父亲秦始皇巡游天下，所到之处同样立石刻碑。不过，秦始皇刻碑是为了记录功德，而秦二世无功无德，只好将他与臣子的零言碎语刻于石上，令后人忍俊不禁。回朝后，赵高建议秦二世在全国范围内诛杀异己。接着，秦二世和赵高二人向朝中元老重臣举起了屠刀，咸阳城内外顿时更添杀气。朝中和地方上的官吏无可避免地遭到了一次空前浩劫，比如，赵高考虑到蒙恬有可能为扶苏平反，不仅除掉了他，还除掉了他的弟弟蒙毅。
不仅如此，秦二世生怕兄弟姐妹们知道他犯下的恶行，丝毫没有念及手足之情，残忍地将他们杀害。一次，他在咸阳城中处死了十二个兄弟；又一次，他在杜邮（今陕西咸阳东）碾死了六个兄弟和十个姐妹。
在秦二世的众多兄弟中，将闾等三人性格比较沉稳，处处谨慎行事。秦二世一时找不出陷害他们的理由，于是暂时将他们囚禁起来。待处死了众多兄弟后，秦二世指使赵高逼他们自尽。将闾对赵高派来的人说：“我们时时牢记朝中的礼节，处处遵守朝中的制度，为什么要赐死我们呢？”只可惜，来人只是执行命令的，向他们述说冤屈也是徒劳的，将闾三人无奈，拔剑自刎。
秦二世元年四月，秦二世表示要完成父亲秦始皇的遗愿，在全国范围内征发民夫继续修造尚未完工的阿房宫和骊山墓地，并向咸阳城调遣了五万士卒负责守卫。为了解决粮食问题，秦二世下诏，各地必须准时向咸阳进献粮草，运送者须自带口粮，不能动用咸阳周围三百里区域内的粮食。
胡亥做皇帝前是纨绔子弟，只知道吃喝玩乐，做皇帝后仍然游手好闲，无所事事。一次，他对赵高说：“人生如白驹过隙，极为短暂。既然做了皇帝，我就应该及时享乐。你觉得如何？”赵高求之不得，自然一味奉承，以便能够专权。
不过，秦二世并不放心，因为一时的安逸唾手可得，但永久的享乐却难以触摸。他找到李斯，对李斯说：“我以前听韩非说过，尧治理天下时，住着茅草房，喝着野菜汤，夏天穿麻衣，冬天裹鹿皮；大禹治水时，不停地奔波忙碌，以致小腿脱毛，后来客死他乡。做帝王竟然如此辛苦，恐怕并不是他们的初衷，而应该是那些过惯了贫寒生活的书生们提出来的。如果拥有了整个天下，却从中得不到一点好处，帝王又怎么会有心思治理天下呢？我想在有生之年一直享乐下去，你有什么好建议吗？”
李斯担心自己失宠，用尽心思写了一篇名为《行督责书》的文章，详尽讲述了如何专权和酷法治民的具体举措。秦二世如获至宝，在全国增强了督察力度和对犯罪造反者的打击力度。
官逼民必反，秦二世的残酷统治令沉默的民众不再沉默。同年七月，陈胜、吴广二人揭竿而起，受尽苛政压迫和严酷刑法的人们终于爆发了，积极响应和支持起义。随后，各地起义如雨后春笋般相继冒出头来。不仅如此，被秦国灭掉的各个诸侯国的后裔们纷纷打出各国的旗号，割地称王。一时间，秦始皇好不容易建立起来的秦帝国变得四分五裂。
然而，对于外面发生的一切，秦二世一直被蒙在鼓里。因为他愿意听到的是天下太平而不是天下大乱，以至于没有人敢上报有人谋反叛乱的事情。当陈胜起义军逐步向咸阳城逼近时，秦二世仍然不相信有人谋反。于是，懂得察言观色、善拍马屁的奸臣说陈胜只是盗贼而已，地方上就有能力将其逮捕，不用惊动皇帝。秦二世没有作罢，而是单独询问其他臣子，凡是说陈胜要造反的人都被治罪。