中央军事领导机构的组成
汉承秦制，皇帝仍是最高军事统帅，他通过其直接操纵的两大中央军事领导机构，控制全军。两大机构是：由郎中令、卫尉、中尉等组成的中央警卫部队领导机构；由太尉、将军、将、尉等组成的全军最高军事行政领导机构。
中央警卫部队领导机构大致可分为宫廷警卫与京城警卫。宫廷内警卫，称为南军，主要由郎中令负责，因其职责是“主诸郎之在殿中侍卫，故曰郎中令”，属官有议郎、中郎、侍郎、郎中。汉武帝时改名为“光禄勋”。南军由卫尉统领，负责守卫宫殿。卫尉属官有如公车司马令、卫士令等。警卫京城的称北军，主要由中尉负责。武帝时更名执金吾，职责是“掌徼循京师”即担任宫殿之外、京城之内的日常警备，在皇帝出行时还要充任护卫及仪仗队。中尉的属官有如中垒、寺互、武库、都船等军职。北军系京师精锐，无事自屯其所，有警应诏救急，因驻于未央宫以北，与宫中南军位置相对，故名。北军初由千余人组成，武帝初年扩大北军，下设：中垒（掌北军垒门）、屯骑（掌骑士）、步兵（掌上林苑门屯兵）、越骑（掌越骑）、长水（掌长水宣曲胡骑）、胡骑（掌池阳湖骑）、射声（掌待诏射声士）、虎贲（掌轻车）等八校尉。为不使北军权重，皇帝还象对待其它重要部队那样，派有监军御史与护军共掌北军。
为了有效地控制全军，皇帝在中央设置了以太尉为首的，包括将军、将、尉等职的军事领导机构。太尉“掌武事”，是名义上的最高军事长官，但实际只负军事行政责任，并无发兵、领兵之权。调兵权完全操于皇帝之手，如无皇帝的符节，虽官为太尉亦不得领兵、发兵。太尉既无实权，其官属也较少，有时甚至并入丞相府，就其本职来说也是或置或废，一般是有军事则置，事毕即废。目的都是为了利用或限制太尉职权，以维护君权。至武帝以后改太尉为大司马，更是徒有虚名，权柄攥在大将军手中。
将军称号先秦已有，约在汉代才定为官名，且有大将军与列将军之分。将军“掌兵及四夷”，在平时，皇帝的近卫武官称将军，近卫武官之长则是大将军。因其近卫皇帝左右，多为亲信，故能得委任领录尚书事，居宫中参决政事，自武帝时期起成为中朝官的重要角色。后来逐渐取代太尉而执掌军权，甚至超越了丞相的权限。所谓“秦置丞相，总领万机，汉武之末，越以大将军统政。”然而，为确保皇帝的军事控制权，西汉大将军之位高亦时置时罢，其实际地位的高下也因人而异，但基本上可与三公地位相当。与大将军地位相仿的还有骠骑将军、车骑将军，稍次有卫将军，如遇有边事还备齐有前后左右四将军。除以上最高级武官外，还有众多列将军，如上将军、游击将军、贰师将军等等，大多是临时设置，或以征伐的地名、对象，或以其所领兵种，或以其所负的特别职务而定其名号，出则领兵，入则另有任用。
比将军地位略低的军官是将，或称别将。再往下则属中级武官，有校尉、都尉。颜师古曰：“校者，营垒之称，故谓军之一部为一校。”应劭曰：“自上安下曰尉，武官悉以为称。”一般说校尉在都尉之上。他们战时带兵出征，平时与大将军同居朝中，为皇帝直接控制。
地方军事领导系统的完善
秦代地方上实行郡县制，两汉仍以郡县制为主，但以郡国并行。特别在西汉初期，地方王国曾一度成为郡县以外的独立势力。此外，从西汉起，中央政府还在边疆对少数民族实行属国制。与此相应的地方军事领导系统也逐步得到完善。
郡级军事领导机构。郡是秦汉时代地方行政最高机构，由中央直接领导。郡的首长称为太守，第二号领导是都尉。他们既是地方行政首脑，也是地方的军事长官。故太守亦称郡将，而都尉称副将。一般情况下郡太守总管军民诸政，郡都尉分治军事，二者都握有兵权而相互牵制，这正是皇帝实行中央军事集权制的用心所在。就郡守而言，其军权直接受皇帝制约，在秦和西汉时期，地方如有重要军情，一般是由中央命将置帅，郡守非得皇帝虎符无权发兵。如边郡有紧急军情用兵，事后也得立即上报备案。郡守既有兵权，必有其具体执行机构和属吏，如郡府列曹中有兵曹掌管征集、输送兵丁；郡府中还有兵马掾、监军掾等亦主兵事，不得与都尉属吏混淆。
都尉，是地方行政机构中的最高军事长官，他佐助太守分管军事，具体负责郡内一切军事行动，直接统率军队，兵权很重。有时出于军事需要，地方上仅置都尉，兼行太守之事。所以都尉往往是一郡实权派，与郡守地位大体相等。为加强国防，武帝以后在边郡采取分部设都尉办法，一郡之中有二部或三部都尉。因其职务重要，郡上设有都尉府，军事属吏有如功曹、主簿、侯官、障尉、寒尉、掾、属等等。
县级军事领导机构与郡级相类似，县令长主管一切军政事务，另设县尉分管军事。县尉设置一般是“大县二人，小县一人。”都城所在县，设尉更多。县尉职务是“主盗贼”，负责境内警备，更卒派遣，以及役使卒徒等事。县尉职掌军事，对于令长有一定独立性，有时还可直接与郡府发生联系。县以下各乡设游徼，各亭设长，构成地方军事的基层组织。
封国制是汉代地方政府的一个重要制度，包括王国和侯国。封国拥有自己的军事领导机构，同时受到中央政府的严密控制。汉代王国中职官设置与中央相仿，丞相为国中最高行政长官，因其职位重要，必由皇帝指派。所以封国丞相不仅拥有地方军政权力，并且对诸王起到监督作用。封国中最高军事长官为中尉，汉初由王国自置，景帝以后为中央代置。中尉“掌武职”，负责维持王国治安，督察军吏，以其所掌兵权与国中傅、相共辅国王。郎中令是国王侍卫近臣，常与中尉一同参预军务。王国的军职中也设有卫尉，其与郎中令不同处约在于，前者统领王宫警卫，后者则统领国王的贴身卫兵。至于侯国，在秦汉相当于县一级行政单位，亦设令长，且直属郡守，封侯仅食租税而已。武帝改侯国令长曰相，主持军政，由中央直接派遣，且不对列侯称臣。所以国相以下的官属当与县同，其军事领导机构亦上属于郡而自成系统。为保证中央对诸侯国军权的有效控制，汉朝廷规定诸侯王无皇帝虎符不得擅自发兵，有擅发卒为卫者，或免或削。
秦汉王朝是统一多民族的国家，中央政府在边疆少数民族地区设官建职。秦及西汉成帝以前，中央曾设典属国一职，掌管归附的少数民族。从汉武帝始，对于降附或内属的少数民族，均设属国以处之。属国都尉是属国最高长官，以武职兼理民事，为汉代军制又一特征。为加强对属国及边郡的军事控制，中央还派去一些临时的加官，称为“持节领护”，往往也都是武官，如护乌桓校尉、护羌校尉、西域都护等官。他们皆为二千石，或比二千石，实际上相当于内地郡守，构成汉代一种独特的地方军事领导机构，同时也是中央政府对边防军事绝对控制的特殊措施。
与劳役相结合的兵役制度
西汉兵役与劳役不分，统称“徭役”，凡著名于徭役籍的男子，须服劳役和兵役。西汉统治者实行“轻徭薄赋”，始役年龄在景帝时从原来的17岁放宽至20岁，昭帝时又宽至23岁，止役年龄也从秦及汉初的60岁降至56岁。这种与劳役相结合的兵役制度，具体包括更卒、正卒、卫卒、戍卒等等。
正卒的范围和性质。在汉代，仍实行预备兵役制，即除必须服正规兵役之外，男子从始傅到老免都有当兵的义务，在这段时期内每人要当一年“车骑材官卒”，即郡国兵，以后再根据实际需要，或当一年“戍卒”（又称“外徭”），或当一年“卫卒”（又称“卫士”），文帝曾“减外徭卫卒”，即指此二项。可见西汉男丁一生中均要服役两年，称为“正卒”。此外，在不服正规兵役的年份，每人每年须服劳役一个月，称为“更卒”。这些都是傅籍男子应尽的义务。
更卒。傅籍以后的男子除去服正规兵役的年份，每年须服劳役一月，因服役一月后即行更换，故名“更卒”。东汉王充说，“一业使民，居更一月”即指此。服役地点多在本郡县，劳役具体包括筑长城、修营垒、起亭障、做烽燧、造宫室、建陵墓、修堤、治河、转输、漕运等等，均为艰苦的无偿劳动。不愿服此役者可纳钱代役，名为“践更”。
车骑材官卒，这实际是郡国兵。这是役龄男子都必须承担的一项兵役，即在本郡国充当车骑、材官、骑士、楼船等兵士。此役由郡国太守、都尉负责征发、罢遣，主要目的是进行军事训练，以获得必要的军事技能，役期为一年，即《汉旧仪注》所说：“一岁为材官、骑士，习射御、骑驰、战陈（阵）。”训练完毕，须经考核，每年八月由“太守、都尉、令、长、相、丞、尉会都试，课殿最”。然后回乡务农，成为国家的预备兵，遇有战事，随时应征入伍，平时则每年只服更卒劳役，直到老免为止。
戍卒和卫卒。经一年车骑材官卒的军事训练后回乡务农的预备役军人，还有被征作戍卒或卫卒的可能。从史载：“一岁屯戍”，“一岁为卫士”可见此役期限也是一年。戍卒，即在边防军服役的戍边之卒，又称外徭，如苏林所说，“外徭谓戍边也。”不愿服此役者可纳钱，由官府雇人代役，称为“更赋”或“过更”。卫卒则指在京城中央禁卫军服役的卫士，当然，服此项兵役者为数不会太多。
值得注意的是，上述各项卒役的期限及起止年龄仅是法律上的规定，而实际执行中未必完全如此。特别在遇有战争的非常时期，提前或超期服役的现象屡见不鲜。
骑兵的发展与养马制度
汉代骑兵的发展大致可以汉武帝为界划分阶段，此前是骑兵与车兵并重，此后则骑兵取代车兵，进而成为汉代军队的主力兵种。汉武帝以前，“车士”、“车骑”是主要兵种，二者配合作战。如汉文帝十四年（前166），匈奴入侵，汉“发车千乘，骑十万”，就属这种情况。但从汉武帝即位起，骑兵受到重用而迅速发展。这首先是因为汉军在与匈奴军频繁交战中，越来越发觉车兵在作战中笨拙、迟缓、被动的弱点，以及匈奴骑兵机警、敏捷而主动的明显优势。再者，武帝一反传统上对匈奴消极防御的战略指导思想，代之以主动进攻的积极战略，一改以往“守边”、“堵击”，敌来兵集，敌去兵罢的做法，以集中兵力主动出击，逐次歼灭匈奴军队，求达最终解除边患之目的。这就势必要重视发挥骑兵集团的机动性和冲击力，如武帝元朔二年（前127）河南战役中卫青以骑兵采取大迂回战法全歼黄河以南匈奴军，收复河套。元狩二年（前121）河西战役中，霍去病先率骑兵2万沿河西走廊，越焉支山千余里进击，歼灭匈奴军8000余，又率数万骑大迂回，北越黄河、贺兰山，绕居延泽，南下小月氏，在祁连山与合黎山之间歼敌3万余，逼降4万余，全部肃清河西匈奴势力。元狩四年漠北战役，卫青、霍去病各率5万骑兵进行了离本土最远的一次骑兵会战，“是后匈奴远遁，而幕（漠）南无王庭”。在这些重大战役中车兵已不复发挥重要作用，步兵也多用于后勤运输。武帝时期几大战役，使中国古代骑兵完成了向战略军种的转变，成为战争的主力。
西汉骑兵，在军制上可分为中央骑兵与郡国骑兵两部分。中央骑兵主要指南北军所辖诸骑，因其守卫京畿，而受到严格挑选和训练；郡国骑兵占汉代骑兵绝大多数，征战时受皇帝委派的骑将军、骁骑将军统率。在兵种上，西汉骑兵已有轻骑兵与重骑兵之分：轻骑兵无铠，持弓弩，背负菔，马匹矮小；重骑兵部分带甲，持长矛类武器，马匹高大。前者机动灵活，速度快，适于长途奔袭；后者高大有力，冲击力强，适于冲锋陷阵。
西汉骑兵的武器装备也有了很大改善，这在近年出土的咸阳杨家湾四号汉墓骑兵陶俑文物资料中，有着生动形象的反映。由于西汉中期炒钢技术的出现，使得大量本来不能制造兵器的生铁变成低碳钢或熟铁。这时出现了更适于马上近战的环柄长铁刀，刀脊厚实，刃口锋利，利于斩劈而不易折断，刀身长却不太重，逐渐成为骑兵的自选兵器。汉代骑兵配备的其他兵器有弓、臂张弩、矛、剑等，防备装备主要是盾牌，有少数骑兵披甲。但根据杨家湾骑兵陶俑装饰情况观察，马鞍和马蹬在此时仍未见出现，这多少影响了骑兵战斗力。
与骑兵迅速发展的同时，西汉养马制度也在不断建立健全。汉初，“白天子不能具钧驷，而将相或乘牛车”，国家因苦于缺马而在法律上“创加厩律”，鼓励养马。吕后时为繁殖军马，明令禁止母马流往境外。文景时期颁行“马复令”：“令民有车骑马一匹者，复卒三人”，用免役的办法鼓励民间养马。景帝时在秦边郡牧马苑的基础上“益造苑马以广用”，扩大边境游牧地区军马牧场规模。据《汉旧仪补注》：“太仆牧师诸苑三十六所，分布北边西边，以郎为苑监，官奴婢三万人，分养马三十万头。”至此，西汉养马制度已初具规模。至武帝初，“天子为伐胡，盛养马”，“众庶街巷有马，阡陌之间成群”，霍去病远征漠北时，已能动员战骑24万。
西汉马政机构，在中央由太仆主持。太仆管辖京都“天子六厩”。每厩各有马近万匹，设有厩令或监长管理。此外，边郡的36所牧马场亦由太仆职掌，设有“六牧师苑令”具体管理，每苑养马五万匹。地方也设有马政机构，在郡县设马丞负责，在封国设仆及其属吏厩长、厩丞等。地方马政机构平时与驿传机构编制合一，负责通讯传警，一有需要即向骑兵提供战马，若马匹提供不足，有关官吏要受处分。由于西汉王朝重视养马业的发展，到汉武帝时已有厩马40万匹，维护了连亘百余年的汉匈战争。
西汉骑兵的迅速发展以及养马制度的建立健全，标志着我国军事史上骑兵时代的到来。
军队的编制与军事训练
部曲制是西汉军队编制的主要组织形式，即在领兵将军之下设：部（校）——曲——屯（官）——队——什——伍的组织系统。
部，是西汉军队中最高一级编制。部的主管军官是校尉，官秩二千石或比二千石，出征作战时受领兵将军指挥。因一校尉所统之兵为一部，故有时“谓军之一部为一校”。校以下的副职军官是司马，秩比千石。
曲，是部的下一级组织。曲的长官有军侯、千人。军侯，秩比六百石，相当于县令（长）的级别，所以也下设丞、令史等属吏。千人，虽官秩不明但地位大致与军侯相当。
官，即《后汉书·百官志》所说的屯。置屯长一人，秩比二百石，乃长吏中最低的一级，其地位大体相当于小县的县丞和县尉。官以下是队，设队率、队史主管，秩比百石。什、伍是队以下军中最基层组织，设有什长、伍长。什长秩斗食。
部、曲、队等军事组织体制常年设置，战时则由朝廷任命将军予以统帅，出征讨伐。
军队各级指挥员不仅在战时领兵作战，更要在平时负责军事训练。按西汉军制规定，未经训练或技术不娴熟的士卒，不能应召。如韦昭曰：“士非素教习，不得从军征发”。军事训练的内容根据不同的军种而有所不同。骑兵的训练重在骑射，骑兵的校尉必须是善骑射的好手，称为骑将。楚汉战争中，刘邦为加紧训练骑兵，曾拜出身于秦军骑士的李必、骆甲为左、右校尉，将郎中骑兵。汉武帝也曾用匈奴降兵降将训练汉军骑兵。材官的训练以发矢张弩为主。《汉律》中的蹶张士，即材宫中的力健者，能以足踏强弩而张开，故名蹶张。楼船舟师不但训练行船，亦习战射。边防戍卒要熟练掌握烽火技术。由于弓弩是汉代重要兵器，它既可较远距离射杀敌人，又能避免自身的伤亡。所以使用弓弩的训练，对各军兵种几乎都是重要训练科目。
除专科训练外，西汉军中还有蹴鞠、角抵、手搏等基础训练。蹴鞠就是踢球，即古代足球，本是一种民间娱乐，至西汉发展为军事训练项目。刘向《别录》说：“蹋鞠（蹴鞠），兵势也，所以练武士，知有材也。”汉军普遍以蹴鞠练兵，提高士兵素质。当时宫苑内的“鞠城”和“三辅离宫”蹴鞠地，就是南、北军练习和比赛蹴鞠的场地。武帝时，尽管连年战争，蹴鞠仍是军训项目。此外，角抵（角力、摔跤）、手搏（拳技）等民间武术、技巧，也已成为军训内容。
军事训练成效如何，必须经过检阅，所以西汉中央、地方两级军事领导机构的一项重要职责即军事考核和军队校阅。军队检阅分京师、郡国两级，每年一次，通常安排在秋季。对于京师阅兵，《汉仪注》载：“立秋之日，斩牲于东门郊外，以荐陵庙，武官肄习战争之仪。斩牲之礼，名曰刘。兵官皆肄习孙吴六十四阵，名曰乘之。”可见其仪式庄重，军阵壮观。京师的禁卫军还有自己的检阅活动，霍光父子掌南军时就曾多次出都（会阅）羽林。与京师一样，各郡国车骑材官卒、舟师水军、边防戍卒每年秋季也都要进行“都试”，即大检阅。都试时，太守、都尉、令、长、相、丞、尉都要参加，目的是“课殿最”，经过考试论定士卒优劣。都试内容以射为主，加试骑乘、刀矛等技术。具体课目有如：“水家为楼船，亦习战射、行船。边郡太守各将万骑，行障塞，烽火追虏。”都试中还往往用近乎实战的狩猎形式搞军事演习，以考察士卒的技术程度和武器装备，即《汉官仪》所说：“岁终都试之时，讲武勒兵，因以校猎，简其材才也。”都试时，士卒着绛色军装，设斧钺，建旗鼓，进行军阵及骑射演习，场面亦十分壮观。
