公元前221年，秦始皇消灭了其他六国，在此基础上建立了一个统一的国家。在灭六国的过程中，他并不满足于获得这些国家的土地，而是进一步向周围地区扩张。
大约在公元前222年至前221年之间，也就是在秦国的大将王翦等平定楚国的江南地区和越国旧地以后，秦国就越过崎岖的山岭和茂密的森林，进入今浙江南部和福建，征服了当地的越人政权。秦朝在这一地区设置了闽中郡，以冶县(今福州市)为郡治。
秦始皇三十二年(公元前215年)，派蒙恬率30万大军赶走了河套一带的匈奴人，收复了战国时赵国的旧地。第二年，在阴山以南、黄河以东设置了九原郡(治所在今内蒙古包头市西北)，管辖新设立的44个县(一说34县)。为了巩固北边的防线，又将原来秦国和赵国、燕国的长城连接起来，加以修缮和补建，筑成了一条西起临洮(今甘肃岷县)，沿黄河，傍阴山，东至辽东(今朝鲜平壤西北海滨)的万里长城。
大约在秦始皇二十九年(公元前218年)，秦朝的尉屠睢率50万大军分五路越过南岭。但用兵五年尚未获得征服越人的胜利，尉屠睢却遭夜袭被杀。三十三年(公元前214年)，秦始皇派史禄开凿了连接湘江和漓江的运河——灵渠，开辟了通向岭南的水路。秦军再次南下，夺取了今广东、广西和越南东北一带，设置了南海、桂林和象郡三个郡。接着又把一批戍卒和罪犯安置到岭南，并让他们与当地的越人杂居，以加速民族同化，扩大统治基础。
在西南，秦朝以成都平原为基地，向西、向北两方面扩张到了今大渡河以北和岷江的上游，占据了邛(今四川荥经县东一带)、笮(今四川峨边县东一带)、冉(今四川松潘县一带)、駹〔mang忙〕(今四川茂汶县北一带)等部族的地区，向南又开通了一条“五尺道”(一说宽五尺，一说“五尺”是当地部族名)，从今天四川宜宾延伸到云南曲靖，并在沿线控制了不少据点，设置了一些行政机构。
这样，到公元前210年秦始皇去世时，秦朝已经拥有北起河套、阴山山脉和辽河下游流域，南至今越南东北部和广东大陆，西起陇山、川西高原和云贵高原，东至朝鲜半岛北部的辽阔疆域。而且秦朝在全国普遍实行郡县制，中央政府通过郡的行政长官郡守管辖所属各县的县令(或县长)。公元前221年在全国设立了36个郡，以后随着疆域的扩大和局部的调整，到秦朝末年全国约有48个郡，下辖近千个县。能在这样大的范围里建立起一个统一国家，在中国历史上还是第一次。
秦疆域图
当然，在这一范围内，特别是在南方新占领地区，秦朝还没有取得完全的控制，在今天的浙江南部、福建、云南和贵州往往只控制了交通线和沿线的据点，当地部族，如云贵高原上的邛、笮、夜郎、昆明、滇等的一些“君长”(部族首领)依然保持着。但由于这些部族人口稀少、生产方式落后，也没有结成强大的政治实体，无法再与秦朝对抗。更重要的是，秦朝开拓的疆域构成了以后历代中原王朝疆域的主体，成为中国统一的地理基础。
在秦朝的疆域之外，匈奴已在阴山以北的蒙古高原崛起，开始向东、西扩展，并随时准备南下。河西走廊聚居着乌孙(后迁至今新疆伊犁河流域)和月氏(原在今甘肃敦煌、祁连间地，后迁至今新疆伊犁河流域及迤西一带，汉文帝时，遭乌孙攻击，又西迁至大夏，即今中亚阿姆河上游)两个民族。今天新疆及其以西地区(西汉以后称为西域，狭义的西域仅指帕米尔高原以东，广义的则包括帕米尔高原以西各地)已经存在着以绿洲上的城郭为中心建立起来的数十个小国。青藏高原和云贵高原的西部分布着一些羌人部族。