樓船，為秦漢時期水師的主力船隻，因而水師亦被稱呼為「樓船」、「樓船軍」。樓船的形制是船體龐大、裝備全面：
樓船，船上建樓三重，列女牆戰格，樹幡幟，開弩牕、矛穴，置拋車、礨石、鐵汁，狀如城壘。忽遇暴風，人力莫能制，此亦非便於事。然為水軍，不可不設，以成形勢。
樓船源於春秋越國。秦兵分五路攻打嶺南百越，就使用了樓船。漢武帝時，為了準備與南方少數民族的戰爭，大力建設樓船軍，並且在長安設立水軍的訓練基地。元狩三年（前120年），「是時粵欲與漢用船戰逐，乃大修昆明池，列館環之。治樓船，高十餘丈，旗幟加其上，甚壯。」昆明池基本上是一個人工湖泊，最初是為了準備與滇王的戰爭開鑿昆明池，規模較小。此次「大修」，昆明池成為一個方圓40里的湖泊，可以在池中建造樓船，訓練水軍。昆明池中曾有「樓船百艘」，這些都是水軍操演、檢閱用的教練艦。
樓船的作用，相當於陸戰的樓車。當時的武器主要為弓箭和矢石，因此，與民用船隻相比，樓船船型必須高大，一般是在三層或以上，士兵得以居高臨下地發射箭石，容易發揮武器的威力。樓船裝備齊全，設有高聳的樓櫓或斗樓，槳手在樓下划船。每層外面建有高約三尺的女牆，用以防禦敵方的箭石。女牆中間開有箭孔，士兵在孔內射箭。整艘樓船周圍加裝有用硬木材製成的戰格，要害部位又蒙上皮革，以防敵方的進攻。
除了樓船這種大型戰船外，水師中還配備有各種其他類型、功能互補的船隻。據漢朝人劉熙在《釋名》中記載，按功能區分的船舶有：進攻時，行駛在整個艦隊前列的為「先登」，意為登向敵陣；船形狹長的「艨艟」，是在敵艦間穿梭，打亂敵陣；速度奇快的為「赤馬舟」，船上塗滿紅色；上下兩層的「艦」，四面用木板保護起來，以防敵方的矢石。按船的大小，有：五百斛以上的「斥侯」，船上有小屋，起瞭望作用，觀察敵人的進退情況；三百斛以上的「𦩍」，形似水貂，船形較短，不易傾覆；二百斛以下的「艇」，只能載一二人，適合單兵作戰。
漢代的樓船軍在鞏固國家的統一和溝通沿海及各水系之間的水運交通方面，起了很大的作用。漢武帝元鼎五年（前112年），南粵反，武帝令江淮以南水軍十萬人（一說二十萬）征南粵，「遣伏波將軍路博德出桂陽，下湟水；樓船將軍楊仆出豫章，下湞水；歸義越侯嚴為戈船將軍，出零陵，下離水；甲為下瀨將軍，下蒼梧。皆將罪人、江淮以南樓船十萬人。越馳義侯遺別將巴蜀罪人，發夜郎兵，下牂柯江，咸會番禹。」五路大軍，均為水兵。從漢兵的進軍路線可以看出，今四川、湖南、廣西、江西均有通往南粵的水路，從浙江有通往閩越（福建）的海路。
漢朝「今發兵行數千里，資衣糧，入越地，輿轎而隃領，柁舟而入水，行數百千里，夾以深林叢竹，水道上下擊石，林中多蝮蛇猛獸，夏月暑時，歐泄霍亂之病相隨屬也。」雖然遇到許多惡劣的自然環境，但漢朝軍隊在征南粵的戰爭中，總體上打得較為順利，次年即攻下南粵，置南海、蒼梧、鬱林、合浦、交趾、九真、日南、珠厓、儋耳等郡。南海郡在今廣東省，蒼梧、鬱林、合浦三郡包括今廣西和廣東西部，交趾、九真、日南三郡在今越南北部和中部。但是在今福建地區打得相當艱難。福建當時為東越王余善的地盤，元封元年（前110年），在漢軍的壓力下，東越內部發生分裂，殺余善，向漢軍投降。武帝下令將福建境內的越人遷至江淮之間。今福建地區在西漢屬會稽郡，由於都是山地，向西與豫章郡（江西）、向北與會稽郡的北部（蘇南及浙江）之間的陸路交通，都是山間小徑，荒無人煙，外來人員難以進入。成批的軍隊更是難以成行，一是當地無糧食可供，二是不知目標在哪個方向。因此，漢代只在今福州市設立了一個冶縣，通過海路與其他郡縣取得聯繫。
漢朝的樓船基地，主要在長江流域的豫章（江西南昌）、尋陽（湖北黃梅西南）、廬江（安徽廬江南）、樅陽（安徽安慶）、會稽（江蘇蘇州），以及沿海的句章（浙江慈溪西）、博昌（山東博興小清河入海口處）等地。這些基地，也是主要造船基地。長江中下游地區，除了各樓船基地外，造船基地還有夷陵（湖北宜昌）、江陵（湖北江陵）、武昌（湖北鄂城）等地。東漢末年，孫權在武昌新造大船，多至樊口進行航行試驗，《魏文與孫權書》中說：「知已選擇見舡最大樟材者六艘，受五百里石，從沔水關付樊口。」在兩漢時期，國內最重要、技術水平最先進的造船基地當是番禺（今廣東廣州），考古發現漢墓中的船舶模型證明當時的番禺已經能建造適合內河航運、近海航運和遠洋航運的各種船舶。這與番禺的特殊地理環境，及其是當時中國的海上對外貿易中心、多種造船技藝的會集點等多種因素是分不開的。
漢武帝也是一個喜歡出巡的皇帝，他的巡海次數達七次以上。主要有：元封元年（前110年）封泰山後，漢武帝從泰山往東，至海上，北至碣石。元封五年（前106年），北至琅邪。太初三年（前102年），先東巡海上，再封泰山。漢武帝多次巡行的海路，史稱「並海道」，東漢時又作「傍海道」，沿今渤海、黃海海濱而成。這裡地勢平衍，施工容易，因而陸路交通方便。在秦漢時期又是重要的經濟、文化中心，因此，秦始皇、漢武帝多次巡行至此。他們到達的碣石，為東北各郡的門戶。自碣石循海東行，可達遼西、遼東二郡和朝鮮半島。元朔元年（前128年），東夷薉君南閭等28萬人降漢，置為蒼海郡。「薉」即「穢」，或作「穢貊」，漢代時分布在辰韓部之北，高句麗、沃阻等部之南，主要在今朝鮮境內。由於當時漢朝還沒有打敗朝鮮，漢朝與蒼海郡之間的聯繫，只有海上交通這種方式。元朔三年（前126年）春，只設立了一年多的蒼海郡就被廢除了。元封二年（前109年），朝鮮王攻殺漢朝的遼東都尉，漢武帝決定發兵攻打朝鮮，將全國各地已被判為死罪的人集合在一起，派樓船將軍楊仆、左將軍荀彘，率領這些由罪人組成的隊伍前去攻打朝鮮。次年夏天，朝鮮人斬其王右渠降，漢朝以其地置樂浪、臨屯、玄菟、真番郡。至此，聯結燕齊地區與朝鮮半島的近海航線形成。
遼東半島與山東半島之間的海上交通，東漢末年常見於史籍。東萊郡黃縣人太史慈，北海郡朱虛人邴原、管寧等人，均「避亂遼東」。遼東半島與長江下游間的來往，在三國時極為頻繁。如孫權嘉禾元年（232年），遣將軍周賀、校尉裴潛率領由上百艘船舶組成的艦隊，從海路前往遼東。
「並海道」以南，是沿著今天東海、南海的海上航線，在東漢年間已經完全形成。漢朝疆土最南端交阯七郡的貢賦，由於走陸路更為艱險，只能改走海路，是沿海岸線經東冶（福州）往北運輸，至長江流域改走內河航道。由於海上風浪太大，許多船隻遭損壞而沉溺。章帝建初八年（83年）後，打通了零陵（今湘桂走廊）、桂陽（今騎田嶺道）之間的陸道，水陸聯運，商業往來不絕。東漢末年，這條海上航線的航運條件仍然比較差，許靖、袁沛等人「經歷東甌、閩、越之國，行經萬里，不見漢地，漂薄風波，絕糧茹草，飢殍荐臻，死者大半」。三國吳時，這條航線成為吳國重點經營的海運航路。孫權黃龍二年（230年），「遣將軍衛溫、諸葛直將甲士萬人浮海求夷洲及亶洲……其上人民，時有至會稽貨布，會稽東縣人海行，亦有遭風流移至亶洲者。所在絕遠，卒不可得至，但得夷洲數千人還」。這是大陸政權首次對台灣島的統治。
地處我國南部的嶺南地區，與黃河流域、長江流域相比，具有一個得天獨厚的地理優勢：沿著我國的南海，船隻可以較為便捷地通往太平洋和印度洋，與這些地區的人們進行交流。這些地區國家很多，物產豐富，很早就與嶺南地區的港口有物資交流。來自南洋地區的奇異之物，經過嶺南地區港口的集散後，又流傳到嶺北地區。秦始皇派尉屠睢攻嶺南，原因之一就是嶺南地區的犀角、象齒、翡翠、珠璣。
嶺南地區港口眾多，最重要的港口是番禺（廣東廣州）。秦代以番禺為南海郡治所。秦末，趙佗在嶺南地區建立了割據政權，統治範圍包括桂林郡和象郡，以番禺作為都城。漢武帝平定南越後，番禺仍為南海郡治，與內地的交往不斷增加，《史記·貨殖列傳》在記載漢初全國的九大都會時，番禺位列其中。嶺南地區的犀角、象齒、翡翠、珠璣等物產聞名於中原，前往交易的中原地區商人獲利頗豐。但是，嶺南地區並不生產這些物品，據後人記載，都是從海外輸入的。漢武帝統一嶺南後，派出了一支官方對外貿易代表團，前去南洋各國。這支代表團由黃門（即宦官）率領招募來的商人，帶著絲綢和黃金，前去購買外國的明珠、璧琉璃（寶石的一種）和奇石異物。由於當時的船舶較小，只能沿海岸航行，因而出航地點在徐聞（今廣東徐聞南）、合浦（今廣西合浦東北）等地，而進口船隻均集中在番禺。當時的航行路線，據史籍