秦朝確立封建專制集權統治，皇帝總攬全國一切大權，控制司法機關，對一切重大案件的裁決擁有最後決定權。《漢書·刑法志》記載：秦始皇「專任刑罰，躬操文墨，晝斷獄，夜理書」。據說他每天要處理簡牘文書重達120斤。
秦始皇統一中國後，把原來秦國的廷尉制度推行到全國。「廷尉」中的「廷」，有斷獄必經朝廷，治獄應當公平的意思；「尉」，原是軍官名稱，古時兵刑不分。廷尉既是官名，又是機構名。秦王朝極端重視斷獄與行刑，廷尉地位提高，成為九卿之一，較前擁有更多的司法權力。它負責審理皇帝交辦的案件和地方上報的重大案件，以及審核判決各郡的疑難案件。
在地方，秦代實行行政權和司法權合二而一的制度，由各郡郡守和各縣縣令兼理。郡縣長官擁有審判的批准權，以及重案疑案的上報權。縣還設縣丞，主管一縣司法的具體事務。縣以下，在鄉一級基層組織設有「秩」和「嗇夫」，專理民間的民事糾紛，協助縣郡緝捕罪犯，有時也直接受理案件。自秦開始形成了比較嚴密的司法制度，加強了國家的司法統治，並為封建後代的司法組織奠定了基礎。
秦代的訴訟是由當事人或其親屬向官府起訴，稱為「告」或「劾」。根據案情內容和訴訟當事人的身份，區分為「公室告」和「非公室告」。「公室告」是控告賊殺、傷及盜竊他人財物等刑事案件，官府必須受理。「非公室告」是控告家主擅自殺死、刑傷其子及奴婢的案件。這類案件官府不受理，如堅持告訴的，要給予告訴人處罰，以維護封建等級制度和宗法倫理關係。秦朝已規定「誣告反坐」的制度，即對控告不實的人，要用被告人所判處的刑罰反過來處罰告發者。秦律已有自首減免刑罰的規定，即「先自告，除其罪」。「自告」即自首。這個規定是為了分化犯罪集團，打擊頑固的犯罪分子。
自秦代起形成嚴密的「逐級審轉複核」的訴訟制度。就是說，從基層縣級開始，每一級對案件審理後，凡不屬本級許可權內的案件，就要呈報上一級審理，層層轉報，直到有權作出決斷的那一級批准後，該案的判決才生效。這種層層審轉使得案件審理層次繁雜，老百姓一旦打起官司，成年累月地走州過府也難以解決。他們稱之為「訟累」。這種程序和制度，一直沿用到清朝。秦代對法官判案應負的責任，作出嚴格規定。法官處刑不當、失輕失重，為「失刑」；故意增減犯人應判的罪刑，稱為「不直」；故意不判或者減判，以致犯人達不到判罪標準而逃脫法律制裁的，叫「縱囚」。「失刑」、「不直」和「縱囚」都作為重罪，追究法官的法律責任。
秦時司法機關受理案件之後要調查取證，勘驗現場，需要查封的便進行「封守」，然後再進行審訊。從史料記載，秦時比較重視現場勘驗和法醫鑒定。有些案件記錄，既有被害人的衣著、殺傷部位和作案人殘留痕迹等細節，又有周圍情況及知情人提供的旁證材料，反映出執法者重視證據的態度和豐富的執法經驗，以及在生理學、法醫學上所達到的相當高的水平。
秦律規定，根據犯人口供進行判決。口供是主要的證據。也注意收集證人證言和物證。為了取得口供，可以使用刑訊。秦代初期，只是在犯人理屈詞窮，拒不認罪時，才可拷打，而且要把刑訊的理由和執行人姓名在「爰〔yuan元〕(古代司法文書)書」上寫明。到秦二世時，趙高專權，刑訊用得更多更殘酷了。例如，「李斯案」就是用嚴刑拷打而炮製的著名冤案。李斯是當朝丞相，趙高誣告他謀反，關在獄中。在千餘次拷掠下，李斯屈打成招，被處死刑。法官在取得口供後，要作出判決，並向被告宣讀，這叫「讀鞫」。如果當事人對判決不服，可以請求重審，這叫「乞鞫」。「乞鞫」者不限於被告本人，根據秦律兩年以上徒刑，家人也可以代為「乞鞫」。
從秦代開始，在郡、縣分設監獄。由於秦推行重刑輕罪政策，因此到處都有監獄，真所謂「赭衣塞路，囹圄成市，蓋隨地為獄也」。秦代囚徒要穿紅色囚衣，戴木械、黑索和脛鉗等刑具。囚徒多得把路都堵塞了。秦代的監獄叫囹圄，從中央咸陽城到各地郡縣都有監獄。郡縣監獄除由郡縣長官兼管外，還設專門官吏管理，郡的監獄設都獄，縣的監獄設獄椽。每個監獄設「署人」和「更人」，負責看守囚犯和進行監督，並層層設崗對犯人進行監管。