秦时司法机关受理案件之后要调查取证，勘验现场，需要查封的便进行“封守”，然后再进行审讯。从史料记载，秦时比较重视现场勘验和法医鉴定。有些案件记录，既有被害人的衣着、杀伤部位和作案人残留痕迹等细节，又有周围情况及知情人提供的旁证材料，反映出执法者重视证据的态度和丰富的执法经验，以及在生理学、法医学上所达到的相当高的水平。
自秦代起形成严密的“逐级审转复核”的诉讼制度。就是说，从基层县级开始，每一级对案件审理后，凡不属本级权限内的案件，就要呈报上一级审理，层层转报，直到有权作出决断的那一级批准后，该案的判决才生效。这种层层审转使得案件审理层次繁杂，老百姓一旦打起官司，成年累月地走州过府也难以解决。他们称之为“讼累”。这种程序和制度，一直沿用到清朝。秦代对法官判案应负的责任，作出严格规定。法官处刑不当、失轻失重，为“失刑”；故意增减犯人应判的罪刑，称为“不直”；故意不判或者减判，以致犯人达不到判罪标准而逃脱法律制裁的，叫“纵囚”。“失刑”、“不直”和“纵囚”都作为重罪，追究法官的法律责任。
秦始皇统一中国后，把原来秦国的廷尉制度推行到全国。“廷尉”中的“廷”，有断狱必经朝廷，治狱应当公平的意思；“尉”，原是军官名称，古时兵刑不分。廷尉既是官名，又是机构名。秦王朝极端重视断狱与行刑，廷尉地位提高，成为九卿之一，较前拥有更多的司法权力。它负责审理皇帝交办的案件和地方上报的重大案件，以及审核判决各郡的疑难案件。
从秦代开始，在郡、县分设监狱。由于秦推行重刑轻罪政策，因此到处都有监狱，真所谓“赭衣塞路，囹圄成市，盖随地为狱也”。秦代囚徒要穿红色囚衣，戴木械、黑索和胫钳等刑具。囚徒多得把路都堵塞了。秦代的监狱叫囹圄，从中央咸阳城到各地郡县都有监狱。郡县监狱除由郡县长官兼管外，还设专门官吏管理，郡的监狱设都狱，县的监狱设狱椽。每个监狱设“署人”和“更人”，负责看守囚犯和进行监督，并层层设岗对犯人进行监管。
秦朝确立封建专制集权统治，皇帝总揽全国一切大权，控制司法机关，对一切重大案件的裁决拥有最后决定权。《汉书·刑法志》记载：秦始皇“专任刑罚，躬操文墨，昼断狱，夜理书”。据说他每天要处理简牍文书重达120斤。
秦代的诉讼是由当事人或其亲属向官府起诉，称为“告”或“劾”。根据案情内容和诉讼当事人的身份，区分为“公室告”和“非公室告”。“公室告”是控告贼杀、伤及盗窃他人财物等刑事案件，官府必须受理。“非公室告”是控告家主擅自杀死、刑伤其子及奴婢的案件。这类案件官府不受理，如坚持告诉的，要给予告诉人处罚，以维护封建等级制度和宗法伦理关系。秦朝已规定“诬告反坐”的制度，即对控告不实的人，要用被告人所判处的刑罚反过来处罚告发者。秦律已有自首减免刑罚的规定，即“先自告，除其罪”。“自告”即自首。这个规定是为了分化犯罪集团，打击顽固的犯罪分子。
秦律规定，根据犯人口供进行判决。口供是主要的证据。也注意收集证人证言和物证。为了取得口供，可以使用刑讯。秦代初期，只是在犯人理屈词穷，拒不认罪时，才可拷打，而且要把刑讯的理由和执行人姓名在“爰〔yuan元〕(古代司法文书)书”上写明。到秦二世时，赵高专权，刑讯用得更多更残酷了。例如，“李斯案”就是用严刑拷打而炮制的著名冤案。李斯是当朝丞相，赵高诬告他谋反，关在狱中。在千余次拷掠下，李斯屈打成招，被处死刑。法官在取得口供后，要作出判决，并向被告宣读，这叫“读鞫”。如果当事人对判决不服，可以请求重审，这叫“乞鞫”。“乞鞫”者不限于被告本人，根据秦律两年以上徒刑，家人也可以代为“乞鞫”。
在地方，秦代实行行政权和司法权合二而一的制度，由各郡郡守和各县县令兼理。郡县长官拥有审判的批准权，以及重案疑案的上报权。县还设县丞，主管一县司法的具体事务。县以下，在乡一级基层组织设有“秩”和“啬夫”，专理民间的民事纠纷，协助县郡缉捕罪犯，有时也直接受理案件。自秦开始形成了比较严密的司法制度，加强了国家的司法统治，并为封建后代的司法组织奠定了基础。
