秦始皇统一天下后，废除分封制，在全国施行郡县制，《史记秦始皇本纪》记载：“分天下以为三十六郡，郡置守、尉、监。更名民曰“黔首”。”此三十六郡为秦初平定天下时设立，除原有秦郡，其余各郡多是灭六国，在其国土上设立。《晋书地理志》记载得秦三十六郡分别为“内史，三川、河东、南阳、南郡、九江、鄣郡、会稽、颍川、砀郡、泗水、薛郡、东郡、琅邪、齐郡、上谷、渔阳、右北平、辽西、辽东、代郡、钜鹿、邯郸、上党、太原、云中、九原、雁门、上郡、陇西、北地、汉中、巴郡、蜀郡、黔中、长沙”秦郡多有争议。谭其骧《秦郡新考》中记载三十六郡与此略有不同，内史不算在内，而鄣郡，九原为后设，取而代之为临淄郡，广阳郡，九江郡。下列各郡设立始末，以《秦郡新考》为准。

嬴政即位秦王之时，秦国“已并巴、蜀、汉中，越宛有郢，置南郡矣；北收上郡以东，有河东、太原、上党郡；东至荥阳，灭二周，置三川郡”，也就说嬴政之初，秦国已经有巴郡，蜀郡，汉中郡，南郡，上郡，河东郡，太原郡，上党郡，三川郡九郡，加上关中咸阳（秦始皇统一后设为内史）可算为十郡。司马迁此记载有误，实际上嬴政即位之初秦国不止这十郡。秦惠文王十年，秦击败魏国，收上郡；十一年，秦灭巴，设巴郡（《华阳国志-巴志》）；十三年，秦攻楚汉中郡，取地六百里，置汉中郡；二十一年，魏献安邑，收河东郡，二十七年，灭蜀，置蜀郡。秦秦昭襄王二十八年，设陇西郡（《水经注》），二十九年，秦攻陷楚国国都郢，设南郡；三十年，秦拔楚巫，黔中郡；三十五或三十六年，灭义渠，设北地郡（《匈奴列传》），三十五年，置南阳郡。四十五年，韩上党郡郡守率郡降秦，四十八年，长平之战后，秦收上党郡；秦庄襄王元年，灭西周公国，置三川郡；四年，置太原郡；故嬴政即位之初，秦国有郡十二，算上咸阳，可为十三郡。

嬴政即位后，秦国逐渐进入兼并六国的阶段，始皇五年，秦攻魏得二十城，设东郡；十三年，秦攻赵，得云中，雁门二郡；“十七年，内史腾攻韩，得韩王安，尽纳其地，以其地为郡，命曰颍川。”在韩都新郑设立颍川郡。十九年，二十年，秦军攻燕，收上谷，渔阳，右北平，辽西四郡，燕王逃亡辽东，秦在燕都蓟城设立广阳郡；“秦进兵破嘉，遂灭赵以为郡”在赵都邯郸设置邯郸郡，又设立巨鹿郡“；二十二年，王贲攻魏，引河沟灌大梁，大梁城坏，其王请降，尽取其地。”在魏都大梁设置砀郡；二十三年秦灭楚，在其都设立陈郡，收淮北之地，设泗水郡，薛郡；二十四年，在寿春设九江郡；二十五年秦灭逃到代地的代王嘉，收代郡，灭逃到辽东的燕王喜，收辽东郡，定江南地，降越东海王，设会稽郡，在楚故地临湘县设长沙郡，降闽越王无诸，置闽中郡；二十六年，秦灭齐，在国都设临淄郡，在其他四都设齐郡，琅琊郡；以上为秦初三十六郡。在始皇统一后，又设立了一些新郡。三十三年，秦军征讨南越，置南海，桂林，象郡三郡。三十二年，蒙恬北击匈奴，收河南地，三十三年在阴山之南合三十四县，设九原郡；此四郡是向外开拓所得。还有一些郡是从原郡中分出，分薛郡置东海郡，分邯郸置常山郡，分齐郡置济北郡，分琅琊置胶东郡，分河东置河内郡，分九江置衡山郡。以上共四十八郡，算上内史，秦共四十九郡。