西汉官僚机构的设置，基本上沿袭秦制而有所更新。中央政府的官员分为三个部分：
第一，外朝官。包括自丞相以下至六百石官，在丞相府中有个百官朝会殿，皇帝有时也亲临朝会殿与丞相商议国事，或由丞相主持廷议，然后领衔上奏。
第二，内朝官。或称中朝官。包括大司马和左、右、前、后将军，以及侍中、散骑、诸吏、诸郎、博士等。所谓内朝官或中朝官就是由皇帝直接差遣，而不专任行政职务的，与行政性质的正规官称的外朝官相对而言的。
第三，宫廷官。包括詹事、内侍等。宫廷官依其职守是专门处理皇帝家庭事务的，但在皇权专制时期，这些官员实际上已介入了政治活动，掌握了部分权力，所以应该包括在中央政府的官僚机构中。
由此可见，西汉官制的重要特征之一是：行政性质的与宫廷服务性质的两套并立，而其间又有互相交叉互相关联。关于这个问题，可以作如下的说明：
第一，中央最高政务机构掌握在丞相（相国）、太尉、御史大夫三人手中。丞相是最高行政长官，丞相有所请求，皇帝无不应允。由于丞相权位太重，威协了皇权，皇帝很不放心，所以自武帝以后，章奏的拆读与审议，转归尚书。丞相若有过失，反由尚书问状劾奏。从此，丞相的权力逐渐缩小，但是还保留着领衔上奏的形式。例如霍光以大将军领尚书事，总揽朝政，但在廷议废昌邑王时，还是以丞相杨敞领衔上奏。其后只有领尚书事才是掌握实权，不领尚书事，虽位至三公，也无实权。这是西汉政治重心转移的一种趋势。太尉是最高的军事长官。御史大夫一方面为丞相之副贰，一方面供内廷的差遣，同时又握有监察行政官吏的权力。丞相、太尉、御史大夫虽然都是政权实际的负责人，但三者品秩并不相同。丞相、太尉秩万石，月俸六万钱，率以列侯为之。御史大夫秩中二千石，月俸四万钱。御史大夫秩级在三者之中为最低。武帝元狩四年，（前120年），罢太尉，置大司马。成帝绥和元年（前8年），更名御史大夫为大司空，其官俸提到与丞相同等。哀帝元寿二年（前1年），更名丞相为大司徒。这时外戚王氏（皇后王政君诸弟）以大司马秉政，地位反在大司徒之上。
第二，中央行政机关本身兼有业务。例如大司农是国家财政总汇，所管的有仓储、水利、货运及官卖的各种事业，甚至管治安的中尉（执金吾）也管造船，管祭祀的太常也管医药。这种相互交叉的关系在当时是怎样调节，就不清楚了。
第三，汉代有一种无职务、无官署、无员额的官名，不在正规编制之内，而直接与皇帝接近，能起相当的政治作用。这些人都属于郎的一类。郎是殿廷侍从的意思，其任务是护卫，陪从，随时建议，备皇帝顾问及差遣。有议郎、中郎、侍郎、郎中之别。中郎、郎中的首脑称将。中郎分别属于五官中郎将，左中郎将，右中郎将，统谓之三署。郎中则有车、户、骑三将。在此以上又有大中大夫、中大夫（光禄大夫），谏大夫等，则纯以议论政事为职。又有博士，为学术顾问官性质，也有参加政事讨论的义务，这些都可以作为中朝官或内朝官的成员。
这些都说明西汉官制是有系统的，但也是不很明确的，在西汉二百余年间（前206——公元8年），官制是不断变革的，其中重大改革大约有四次：
第一次，在西汉建立之初，刘邦在萧何、叔孙通等的辅佐下，制定了新官制，大体沿用秦制，但有所增减。这次改革是开国的草创阶段，机构简单，官员不多。


第二次，在汉景帝时，更改一些官名，如改“奉常”为“太常”；改“卫尉”为“中大夫令”；改“廷尉”为“大理”；改“典客”为“大行令”；改“治粟内史”为“太农令”等。更重要的改革是在平定吴楚七国叛乱之后，《汉书·百官公卿表》载：“景帝中五年令诸侯不得复治国，天子为置吏，改丞相曰相，省御史大夫，廷尉、少府、宗正、博士官、大夫、谒者、郎诸官长丞皆损其员。”这是一次加强中央集权，削弱诸侯势力的重大改革。
第三次是在武帝时，这次改革的要点有：
（一）对一些官名作了更改，如改“中尉”为“执金吾”，改“大行令”为“大鸿胪”，改“郎中令”为“光禄勋”等。
（二）增设一些官员，《汉书·百官公卿表》云：“元狩四年，初置大司马，以冠将军之号。”设立十三部州刺史；设立大批的郎官；设立掌管水利（“水衡都尉”），山林、铁官等掌管生产部门之官；设五经博士等。
（三）加强京城的军事防卫力量，设司隶校尉和城门校尉，又设京城八校尉（中垒、屯骑、步兵、越骑、长水、胡骑、射声、虎贲等八校尉），这些校尉品秩都很高（皆为二千石）掌握驻京武装力量。
（四）设立管理边疆地区及少数民族之官（如在“典属国”之后，设都尉、丞、侯、千人、九泽令等）。
这次的改革面比较广，加强了朝廷对州郡的控制，也注意到生产部门。但有些官吏的设置较滥，改变也较频繁。
第四次，在成帝、哀帝时，改革了一些官名。如哀帝时改“丞相”为“大司徒”；成帝时改“御史大夫”为“大司空”，改州“刺史”（秩六百石）为州“牧”（秩二千石），这时各地人民起义渐多，故提高州官品秩、加强州官之权，以镇压起义的群众。
汉代机构的名称，除丞相府、御史大夫府外，一般只以其官署所在称为“寺”，不象后代先有一个机构名称，然后设一个主官。所以往往官名即是机构之名。大概每一主官都有一个事务长，如丞相则有长史，御史大夫及其他则有丞。至于内部的属官则不立专名，由长官自行征辟任用，一般统称掾属。
汉代高级军职多以校尉称呼。如城门校尉、屯骑校尉等，各有所统之兵，皆隶于中央，而地方则无正式常设之兵。因此也就没有地方之军职。最高级的统帅称将军。将军有两种，一是常设将军，如车骑将军、卫将军、前后左右将军等，于掌军之外兼参预政事。一为临时派遣出征之将军，多在其上特加名号，如伏波将军，度辽将军之类，战争结束，名号随之撤销。
校尉中比较特别的是司隶校尉，本来也是一种督察官，职在察举官吏的不法行为，后来逐渐变成了京畿地区的高级行政督察官。
西汉官制不断改革的原因有二：第一，由于商人地主与贵族地主的矛盾不断加深，西汉政府为了加强贵族地主的实力，所以不断改革，增设某些官称，变动官员机构的职权，以巩固中央集权。尤其是武帝时，为了重用外戚贵族，便废弃太尉而以大司马，大将军的名义为事实上的执政，丞相府就逐渐变成了只能奉行既定政策的机关。从此以后，外戚之权日重，而商人地主的实权日受侵夺；第二，西汉政府为了镇压农民的反抗，就多次调整军事设施，增强武装力量。所以，西汉官职改革的一个重要特征之一，就是加强武官和州官的实权，如以大将军执政，改州刺史为州牧，秩由六百石提高到二千石。
汉代官员是以俸禄多少来表明其职位之尊卑，所以官称往往叫若干“石”（音d4n）《汉书·百官公卿表》颜师古注：
汉制三公称“万石”，其俸月各三百五十斛谷。其称中二千石者月各百八十斛，二千石者百二十斛，比二千石者百斛，千石者九十斛，比千石者八十斛，六百石者七十斛，比六百石者六十斛，四百石者五十斛，比四百石者四十五斛，三百石者四十斛，比三百石者三十七斛，二百石者三十斛，比二百石者二十七斛，一百石者十六斛。所谓“谷”是指原粮，每石重约一百二十斤，如果以数量言，一石相当于一斛，一斛有十斗，一斗相当于现在的二千毫升。汉以石数为官秩名，应是根据秦制而来的。一般说来，九卿是中二千石，郡守次一等，是二千石，其他再次一等的是比二千石。
西汉的中央政府，组织甚为庞大，皇帝之下，内分三公、九卿、列卿、宫官四大部门。其中三公地位最高，九卿次之，列卿又次之，宫官为皇帝御用的家奴。中央政府本为最高的行政机关，但在汉初，因为前有异姓诸侯王，后有同姓诸侯王的割据，中央政府的权力并不甚大。直至武帝时，由于集权政治的建立，才成为最高的权力机关。
所谓三公，就是指总理庶政的丞相（又称大司徒），总理军政的太尉（又称大司马），主司纠察弹劾的御史大夫（又称大司空）。
丞相，又称相国，秦官，为天子之丞，助理万机。《汉书·百官公卿表》云：“相国、丞相，皆秦官，金印紫绶，掌丞天子助理万机。秦有左右。高帝即位，置一丞相，十一年更名相国，绿绶。孝惠高后置左右丞相，文帝二年，复置一丞相。有两长史，秩千石。哀帝元寿二年更名大司徒。”汉王元年（前206年），以萧何为丞相，二年（前205年）以曹参为假左丞相，屯兵关中。刘邦即帝位后，任命樊哙以相国名义出击卢绾。《史记·萧相国世家》载：汉十一年（前196年），“上已闻淮阴侯诛，使使拜丞相何为相国，益封五千户，令率五百人一都尉为相国卫”。惠帝二年（前193年），萧何死，以曹参为相国。五年（前190年）曹参死，此后置左、右丞相，以右丞相为首。文帝二年（前178年），再改丞相为一人。武帝征和二年（前91年）。以刘屈氂为左丞相，分丞相长史为两府，意欲重择一右丞相，但最终未能实现。
汉本以列侯为丞相，而公孙弘以布衣为御史大夫，后擢升为丞相，武帝特封之为平津侯。此后，便有先为丞相后再封侯的惯例。凡丞相必为列侯，故称丞相为君侯。因武帝封公孙弘为列侯，食邑为高成县平津乡，此乡范围很小，仅六百五十户，从此有丞相封侯不过千户的惯例。
皇帝对丞相礼遇隆重。凡拜相，天子临朝，六百石以上的官员皆得朝会。凡丞相进见，皇帝得离坐；丞相病重，皇帝得亲临问疾，并遣使送药；丞相死后，移归私第，皇帝车驾往吊，并赐棺，赐葬地，赐冥器等。由此可见丞相地位之尊崇了。
丞相掌握选举、任官、黜陟刑赏之权。如武帝时，田蚡为相。他入朝奏事，皇帝言听计从。文帝时，申屠嘉为相，入朝，见邓通在文帝旁边礼节怠慢，他返回相府，立即写檄文召通。邓通至相府，免冠赤足，顿首谢罪。但申屠嘉还是不放过，说他戏弄殿廷，准备杀他，后来还是皇帝出面说情，邓通才免于一死，可见丞相权力之大。
丞相对皇帝诏命若有不同意见，可拒绝执行或面折廷争。《汉书·王陵传》记载汉惠帝死后，吕后欲诸吕为王，问右丞相王陵。陵曰：“高皇帝刑白马而盟曰：‘非刘氏而王者，天下共击之’。今王吕氏，非约也。”当面抵制了吕后的违法主张。景帝欲封后兄王信为侯，因丞相周亚夫的反对而作罢。哀帝想要加封董贤食邑二千户，丞相王嘉封还诏书，拒不执行。这些都说明丞相权力之大。后来，政权逐渐移归尚书。大臣有罪，由尚书劾奏；选任御史大夫，由尚书品定高下；官吏有功迁升，上报尚书；州郡官吏入朝奏事，则面见尚书。这样，丞相的行政权力便大大削弱。
丞相之佐官有长史，司直，诸曹掾属等。
长史，《汉书·百官公卿表》云：“文帝二年，复置一丞相，有两长史，秩千石。”长史为相府诸吏之长，职无不揽。丞相有事，则召长史付诸施行。
司直，武帝元狩五年（前118年），初置司直，秩比二千石，掌佐丞相举不法，职在监察官吏，位在司隶校尉之上。
诸曹掾属，由丞相直接委任，任职期间若成绩优异，丞相可荐举于朝廷。据《汉书·翟方进传》载，丞相掾多达三百余人。掾是各曹的主官。属，位居掾之下，《翟方进传》注引《汉仪注》云：“东西曹掾比四百石，余掾比三百石，属比二百石。正曰掾，副曰属。”三公开府，分阁下与诸曹，三公治事之处为黄阁。设有主簿、省录众事，负责检点收录；阁下令史，负责威仪诸事（即仪仗执事之类）；记事令史，负责奏报文书；门令史，负责府门。其余令史，分别典管各曹文书。
诸曹，为分曹办事之所。各置掾属，而以长史总置诸曹事。西曹主相府诸吏之任用，萧何曾为丞相西曹掾；东曹主二千石长吏之任用，严延年父曾为丞相东曹掾；奏曹主奏章，陆赐曾居奏曹；议曹主参谋议，李寻曾为议曹掾；侍曹主宾客；集曹主廷议记事。大车属，主管车马，郑崇曾任其职。其他诸如辞讼、决狱、钱谷、盗贼、罪法诸务，也各有所主。有丞相徵事，《汉书·功臣表五》云：“弋阳节侯任宫，以故丞相徵事，手捕反者左将军桀。”《汉仪注》：“徵事，比六百石。”丞相史，尹咸、孙禁任其职，据《汉旧仪注》，秩四百石。丞相少史，王山寿、王禁曾任其职，《汉仪注》：“武帝又置丞相少史，秩四百石。”计相，《西汉会要·职官一》云：“张苍为计相一月，更以列侯为主计四岁。萧何为相，令苍以列侯居相府领郡国上计者。”其后，相府的主计（即计相）也有以列侯充任。宰士，《汉书·翟方进传》师古注：“谓丞相掾史为宰士者，言其宰相之属官，而位为士也。”
太尉，《汉书·百官公卿表》云：“太尉，秦官，金印紫绶，掌武事。”《汉书·爰盎传》云：“太尉本兵柄。”不常置，如果罢太尉，则以其职归丞相。《史记·将相名臣年表》云：“高帝二年（前205年），太尉长安侯卢绾。”始以卢绾为太尉。五年（前202年）罢太尉官，十一年（前196年）又以周勃为太尉，以后便取消太尉官称。直至惠帝六年（前189年）再以周勃为太尉。文帝三年（前177年），又罢太尉，权归丞相。其后或置或废。或以大司马大将军掌军政大权。武帝元狩四年（前119年）以大将军卫青功多，特加大司马称号，以表尊崇。后元二年（前87年）以霍光为大司马大将军，领尚书事。宣帝地节三年（前67年），置大司马，不冠将军，也无印绶官属。成帝绥和元年（前8年）始赐大司马金印紫绶，置官属，禄比丞相，去将军号。哀帝建平二年（前5年）再除去大司马印绶，官属依旧加将军称号。元寿二年（前1年）再赐大司马印绶，置官属，去将军号，位在司徒之上，有长史秩千石。西汉末年，王氏相继为大司马领尚书事，至王莽则借此地位而篡汉夺权。
太尉职掌军政，对武官的功过，至年终则课其殿最而行以赏罚。太尉的属官除长史外，其他就极少见了，有时就根本不置属官。太尉没有调兵遣将主权。假如没有皇帝的兵符，也不能统率军队。这从诸吕之乱太尉周勃所处的地位就可看出：当吕后死后，吕禄为上将军，居北军；吕产为相国，居南军。周勃想要进北军而不得入。后纪通持符节伪称帝命，始纳周勃入北军。勃又使郦寄诡称帝命要吕禄交出兵权，周勃才统率北军。从这段史实便可看出太尉不能调兵，也不能统率军队，这个大权掌握在皇帝手里。西汉太尉属吏不多，但若大司马领尚书事，则应设置管理行政的属吏，若不领尚书事，则不开府置官属；而冠将军之号，则应有部曲（即军队的编制：大将军营有五部，每部设校尉一人，部下有曲，曲设军侯一人）。其属吏有：
长史一人，《汉书·百官公卿表》云：“太尉有长史，秩千石。”大司马司直一人，《西汉会要·职官一》云：“平帝召金钦为大司马司直。”《汉旧仪》云：大司马司直于“武帝元狩五年初置”。大司马史，张戎曾任。功曹，《西汉会要》载：大将军王凤除萧育功曹。议曹史，《西汉会要》云：“大司马史高辟匡衡为议曹史。”门下史，《西汉会要》云：“大司马车骑将军召扬雄以为门下史。”主簿，《西汉会要》云：“大司马商除杜邺为主簿。”
御史大夫，《汉书·百官公卿表》云：“御史大夫，秦官，位上卿，银印青绶，掌副丞相。”成帝绥和元年（前8年），更名大司空，禄比丞相，哀帝建平二年（前5年），復为御史大夫。元寿二年（前1年）再改为大司空。秩中二千石，《汉书·朱博传》云：“故事，选郡守相高第为中二千石，选中二千石为御史大夫。”丞相位缺，往往以御史大夫继其任。故俗称丞相、御史大夫为二府。张汤为御史大夫，每奏事，直至日晚，天子忘食，而丞相则徒有虚名，天下事皆决于汤。甚至连皇帝的诏令也都由御史大夫下达，例如高帝十一年（前196年）下求贤诏：“御史大夫（周）昌下相国，相国酂侯下诸侯王，御史中执法下郡守。”文帝十三年（前167年）诏：“制诏御史，其除肉刑。”御史大夫又是最高的法官和监察官，例如有人盗发文帝陵园埋葬的钱，帝命御史大夫张汤治其事。又郡国所上的计簿不符实际，宣帝命御史复核对簿籍。
御史大夫有两丞，一个是御史丞，是御史大夫之助理。一个是御史中丞，《汉书·百官公卿表》云：“中丞，在殿中兰台，掌图籍秘书，外督部刺史，内领侍御史员十五人，受公卿奏事，举劾按章。”中丞又叫中执法，《汉书·薛宣传》云：“成帝初即位，宣为中丞，执法殿中，外总部刺史。”对刺史和郡国守相所贬退和举荐，泾渭分明，豪无徇私。御史大夫之所以是最高的执法官，就是其所属的御史中丞的职掌所决定的。成帝绥和元年（前8年），改御史大夫为大司空，金印紫绶，禄比丞相。哀帝建平二年（前5年），又恢复御史大夫的官称。元寿二年（前1年），再改为大司空，并改御史中丞为御史长史，御史长史为御史台之主官，而大司空就不是最高的执法官吏了。
御史大夫所领的侍御史15人，皇帝有时可派以特殊任务，如惠帝三年（前192年）派遣御史监三辅，称为监御史。也有特派监军的，称为监军御史。武帝时，曾派遣绣衣直指御史书讨奸猾，治大狱。又有治书御史（皇帝斋戒时，命御史持书）、符玺御史，皆有印绶。这类御史官称，随事而设，废置不定。
御史大夫的属吏还有御史掾，西曹掾、主簿、少史、御史属、柱下令等。
九卿