秦始皇统一全国以后，如何治理这个偌大的国家成为摆在他面前的头等大事。
李斯向秦始皇提议，他说周朝时封诸侯国七十多个，后来子孙们开始自相残杀，应该设郡县，不应分封。秦始皇认为李斯说的在理，就以战国时期秦国官制为基础，建成一套适应统一国家需要的新的政府机构，即三公九卿制及郡县制。三公，即丞相、太尉、御史大夫。九卿，即奉常、廷尉、治粟内史、典客、郎中令、少府、卫尉、太仆、宗正。
在这个机构中，中央设丞相、太尉、御史大夫。丞相掌政事，太尉掌军事，御史大夫是丞相的副手，掌图集秘书、监察百官。在丞相、太尉、御史大夫以下的是分掌具体政务的诸卿，地方行政机构分郡县两级。郡设置郡守掌管行政和军事、设置郡丞协掌政事，设置郡尉协掌军事，设置监御史监察官吏。郡下设置县，县的长官为县令或者县长，其下设置县丞和县尉等，县以下还设基层组织乡、亭、里。
在改革郡县官制的基础上，秦朝还制定了相应的法律。对商鞅变法以来的法律法令加以补充和修订，颁布全国。对六国原有的法律法令，吸收有用的条文，其余都废除。紧接着又在全国推行了三同政策，即书同文、车同轨、行同伦。秦始皇下令以秦文小篆在全国统一推行，各级政权机关上下行文官员来往都以小篆文字为标准。秦始皇还指示李斯、赵高、太史令编纂启蒙教材，教材用小篆书写作为标准文字范本。后来小篆又改为隶书，隶书被作为秦书八体之一。
随后秦始皇又下令统一货币和度量衡。秦始皇下令废除六国的货币，统一以秦币，黄金为上币，铜钱为下币，金铜货币成为通行全国的法定铸币。秦始皇又用商鞅制定的度量衡标准来统一全国的度量衡。公元前221年，秦始皇颁布了统一度量衡的诏书。还用法律规定了度量衡误差的允许限度，规定6尺为步，240步为亩。
在交通方面，秦始皇为了控制广阔的国土，特别是六国境内，为便于政令军情的传送和商旅车的往来，下令在全国各地修筑秦直道。筑道工程以秦的都城咸阳为中心，向各地辐射，东至京津地区及山东，南至江苏与两湖地区，北至内蒙古，西至甘肃，形成较为完整的交通网络。修成之后，极大地方便了整个国家的陆地交通。
秦始皇建立中央集权制度，实行三同政策，在历史上是有其积极意义的，许多方面成为后世统治者实行统治的范本。
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