嬴政扫平六国、一统天下之后，面临着一个前所未有的崭新局面，他深知“打天下易，守天下难”，如何治理这个疆域空前辽阔、各地习俗文化差异巨大的帝国，成为摆在他面前最紧迫的课题。
这位雄才大略的君主，并未沉溺于胜利的喜悦，而是以惊人的远见和魄力，进行了一系列深刻影响中国两千余年政治格局的制度创设与改革，其顶层设计能力，堪称古代帝王中的“大师级”人物。他首先解决的是名号问题，认为“王”的称号已不足以彰显其空前绝后的功业。
于是，他下令“议帝号”，丞相王绾、御史大夫冯劫、廷尉李斯等群臣上奏：“昔者五帝地方千里，其外侯服夷服，诸侯或朝或否，天子不能制。今陛下兴义兵，诛残贼，平定天下，海内为郡县，法令由一统，自上古以来未尝有，五帝所不及。臣等谨与博士议曰：‘古有天皇，有地皇，有泰皇，泰皇最贵。’臣等昧死上尊号，王为‘泰皇’。命为‘制’，令为‘诏’，天子自称曰‘朕’。
”但嬴政并未完全采纳，他部分采纳了群臣的建议，却做出了一个更为石破天惊的决定：“去‘泰’着‘皇’，采上古‘帝’位号，号曰‘皇帝’。” 他取“三皇”之“皇”、“五帝”之“帝”，合称为“皇帝”，自称“始皇帝”，并希冀“后世以计数，二世三世至于万世，传之无穷”。
从此，“皇帝”一词成为中国古代最高统治者的专属称号，直至清帝退位。与之配套，他还规定皇帝之“命”为“制”，“令”为“诏”，天子自称为“朕”，印章称“玺”（多用玉制），并制定了一套极其繁琐而庄严的朝仪和避讳制度，从名号、礼仪上彻底将皇帝神化、至高无上化，确立了“天下之事无小大皆决于上”的绝对专制皇权原则。
在确立了皇帝至高无上的名号与权威后，嬴政便开始着手构建一套高效且直接听命于皇帝的官僚体系，以取代以往依赖血缘和世袭的贵族政治。
在中央，他建立了三公九卿制，作为帝国最高的行政管理架构。“三公”即：丞相（分左、右，为百官之首，协助皇帝处理全国政务）、御史大夫（副丞相，掌管图籍秘书，负责监察百官，并拥有重要诏书的起草和下达权）、太尉（掌管全国军事，但实际军权仍牢牢掌握在皇帝手中，此职时常空缺）。
三公之下设“九卿”（实际数量不止九位），包括：奉常（掌管宗庙礼仪）、郎中令（掌管宫殿警卫和皇帝侍从）、卫尉（掌管宫门屯卫）、太仆（掌管宫廷御马和国家马政）、廷尉（掌管刑狱，为全国最高司法官）、典客（掌管外交和民族事务）、宗正（掌管皇族宗室事务）、治粟内史（掌管国家财政和粮食）、少府（掌管皇室私产和山海池泽之税，以及官府手工业）。
这套中央官僚体系的特点是：职掌明确，分工细致，相互牵制（如丞相总政却受御史大夫监察，太尉掌兵但调兵需皇帝虎符），最终所有权力都汇总于皇帝一人之手，极大地加强了中央集权和君主专制，也打破了以往贵族世袭垄断高位的局面，为大量有才能的士人（如李斯、尉缭等）进入权力核心提供了通道。
在地方治理模式上，秦始皇面临着一个关键抉择：是沿用传统的分封制，还是推行全新的郡县制？当时，丞相王绾等人就建议：“诸侯初破，燕、齐、荆地远，不为置王，毋以填之。请立诸子，唯上幸许。”即在偏远地区分封皇子为王，以镇守地方。这无疑是一个看似稳妥、遵循旧制的方案。然而，廷尉李斯力排众议，坚决反对：“周文武所封子弟同姓甚众，然后属疏远，相攻击如仇雠，诸侯更相诛伐，周天子弗能禁止。今海内赖陛下神灵一统，皆为郡县，诸子功臣以公赋税重赏赐之，甚足易制。天下无异意，则安宁之术也。置诸侯不便。
”李斯深刻地指出了分封制必然导致血缘疏远、相互攻伐、尾大不掉的弊端。秦始皇极具远见地采纳了李斯的建议，毅然决然地说道：“天下共苦战斗不休，以有侯王。赖宗庙，天下初定，又复立国，是树兵也，而求其宁息，岂不难哉！廷尉议是。” 于是，他彻底废除分封制，在全国范围内全面推行郡县制。初时分为三十六郡，后随着疆域拓展增至四十六郡。
每郡设郡守（行政长官）、郡尉（军事长官）、监御史（监察长官，直属中央御史大夫）三者分权并立，互不统属，直接向中央负责。郡下设县，万户以上设县令，万户以下设县长，下设县尉、县丞等佐官。县下设乡，乡设三老、啬夫、游徼等职。
乡下设亭、里等基层组织。这套中央→郡→县→乡→亭→里的垂直管理体系，确保了中央政令能够高效直达社会最基层，极大地削弱了地方割据的可能，奠定了中国两千余年地方行政制度的基本框架。虽然其推行过程中存在操之过急、忽视地域文化差异等问题，但其历史进步性和深远影响是毋庸置疑的。
为了巩固政治统一，秦始皇深知必须消除由于长期分裂割据造成的各地经济、文化、社会领域的巨大差异。因此，他推行了一系列强制性的标准化和统一化政策，其范围之广、力度之大，前所未有。书同文：战国时期，各国“文字异形”，严重阻碍交流。秦始皇令丞相李斯等人，“罢其不与秦文合者”，以秦国的小篆为基础，创制并推行标准字体。
后来，程邈又整理出更为简便易写的隶书，逐渐成为日常通行字体。文字的统一，极大地促进了文化传播、政令推行和国家认同，成为维系中华民族共同体的最坚韧的文化纽带。
车同轨：规定车辆两轮之间的宽度统一（“舆六尺”），并修建以咸阳为中心、通往全国各地的驰道（相当于古代高速公路，“道广五十步，三丈而树，厚筑其外，隐以金椎，树以青松”）和直道、五尺道等。这极大地便利了交通、运输和军事调动，加强了中央对地方的控制。统一度量衡：以秦制为标准，颁发诏书铭文的标准量器、衡器（如着名的商鞅方升），统一全国度、量、衡的标准。
这促进了全国经济的交流和商业的发展，方便了国家赋税的征收。统一货币：废除六国纷繁复杂、形制各异的货币，统一发行“秦半两”钱（圆形方孔），由国家垄断铸币权。这规范了金融秩序，促进了经济交流。这些“同轨同文”的措施，从根本上消除了可能导致国家再次分裂的经济文化基础，极大地增强了国家的内在凝聚力和向心力，其意义甚至不亚于军事上的统一。
在法律和思想控制方面，秦始皇坚定不移地推行法家思想，强调“以法为教，以吏为师”。他将在秦国行之有效的《秦律》推行至全国，其特点是“繁密而严苛”，讲究“轻罪重罚”以震慑百姓，如连坐法等。同时，为了打击可能危及统治的异己思想，特别是儒家“是古非今”的言论，他采纳李斯的建议，进行了焚书坑儒（实为方士）。公元前213年，李斯上言：“臣请史官非秦记皆烧之。
非博士官所职，天下敢有藏《诗》、《书》、百家语者，悉诣守、尉杂烧之。有敢偶语《诗》、《书》者弃市。以古非今者族。吏见知不举者与同罪。令下三十日不烧，黥为城旦。所不去者，医药卜筮种树之书。若欲有学法令，以吏为师。”秦始皇批准，“焚书”事件发生，大量先秦珍贵典籍被毁，文化遭受巨大损失。次年，又因方士侯生、卢生求仙药不得还诽谤皇帝后逃亡，秦始皇迁怒于咸阳的术士，“坑之咸阳”。
这两项措施，充分体现了秦始皇统治中专制、残酷的一面，严重钳制了思想，摧残了文化，也成为了其暴政的重要标志，并未能真正解决思想统一的问题，反而激化了社会矛盾。
此外，秦始皇还采取了一系列旨在巩固统一、加强控制、削弱潜在反抗力量的辅助性政策。大规模移民：将六国贵族、富豪十二万户强制迁徙到咸阳以及巴蜀、南阳等偏远地区，使其脱离原有的势力范围，便于监视和控制，同时也有开发偏远地区的作用。
这些被迁之民被称为“迁虏”。收缴天下兵器：下令收缴民间兵器，运到咸阳加以销毁，铸成十二个巨大的铜人（各重千石）及钟鐻，以示永不复用，消除民间武装反抗的物质基础。决通川防，堕坏城郭：下令“堕坏城郭，决通川防，夷去险阻”，即拆除六国用于割据自卫的城郭和军事要塞，铲除可能被用作割据屏障的地理障碍。
修建大型工程：以空前规模征发民力，修建万里长城（连接和修缮秦、赵、燕旧长城以御匈奴）、灵渠（沟通湘江和漓江，便利进军岭南的运输）、驰道、直道（加强交通控制）、阿房宫、骊山陵等。这些工程既有巩固国防、加强联系的积极作用，也因过度役使民力而成为导致秦朝速亡的重要原因之一。
通过上述这一系列环环相扣、系统全面的顶层制度设计，秦始皇成功地将一个疆域辽阔、文化多元、成分复杂的早期帝国，整合成了一个高度中央集权、政令军令统一、文化经济联系日益紧密的政治实体。
他构建的皇帝制度、三公九卿制度、郡县制度以及书同文、车同轨、统一度量衡等政策，深刻塑造了中国历史的走向，奠定了此后两千余年中华帝国政治制度的基本格局，其影响之深远，可谓“百代都行秦政法”。尽管其急政、暴政最终导致了秦朝的二世而亡，但其开创性的制度遗产，却为后世的汉朝所继承和发展，并最终成就了中华文明持久的大一统传统。明代思想家李贽称其为“千古一帝”，从这个角度看，确是实至名归。