从公元前221年秦统一中国到公元220年东汉的覆灭，这五百年间，由于国家统一，国力富强，中国古代建筑出现了第一次发展高潮，奠定了
中国建筑的理性主义基础，这一时期的建筑伦理内容明确，布局铺陈舒展，构图整齐规则，表现出质朴、刚健、清晰、浓重的艺术风格，代表这种风格的主要是都城、宫室、陵墓和礼制建筑。
秦汉时期建造了大规模的都城与大尺度、大体量的宫殿。如秦咸阳城，以渭水贯都，象征河汉，以宫殿象征紫宫，以城市内其他建筑象征星罗棋布的星空。咸阳城中心还建立了祭祀性的极庙。咸阳阿房宫前殿的台座，规模可以容纳万人，其前有一条宽阔的大道，直抵其前的
终南山，并将远山之巅，作为这座大殿的门阙，气势非常宏伟。
汉代建筑在秦代的基础上继续发展，其宫殿如长安城内的桂宫、光明宫、
未央宫和西南郊的建章宫等，均豪华壮丽、门阙巍峨，前无古人。汉长安城，据后人推测，其平面上南像南斗，北像北斗，城市的轮廓呈不规则形，城内大部分都被帝王的宫殿建筑所覆盖。西汉来年还在长安南郊建造了明堂、辟雍。东汉光武帝刘秀依东周都城故址营建了
洛阳城及其宫殿。宫殿前设置标志性的高大门阙，将宽阔的驰道与城市、宫殿联系在一起。宫殿内仍然有高台建筑。宫殿的布局形式，还不像后世宫殿那样的层层门殿，有些宫殿呈四出门的格局，很像这一时期文献中提到的明堂建筑的布局形式。
秦汉时代的陵墓规模巨大。相传
秦始皇陵内，描绘了天空星象，并用
水银象征河川大海。陵周围的
兵马俑军阵，表现出极其宏大的气势。
汉代陵墓呈方尖台的形式，有如将埃及的金字塔上端削平的做法。各代王陵沿关中平原一字排开，气势如虹；陵前有石刻的雕像。汉代陵墓的地上部分依旧为夯土台封土，地下部分则分为两个发展阶段：西汉帝王墓室以木构“黄肠题凑”为主，东汉墓室结构则以砖石为主，称为“黄肠石”。
西汉的陵墓除了掘地起坟之外，还出现了一种“凿山为陵”的形制。“凿山为陵”的墓室大多数是横穴式，并且分为耳室、前室和后室等很多部分。而竖穴式的坟则改用砖和石料构建墓室，形制和结构完全模仿现实生活中的房屋、宫殿和院落。在这些墓葬里，墙壁上大都绘有彩色的壁画，或者有模印的画像砖，而在石结构的墓葬里则大部是雕刻画像。
西汉时期从高祖开始，各陵都安置了很多陪葬墓，被称为“陪陵”，形成规模宏大的陪葬墓地。陪葬者大都是当时的朝廷重臣和皇亲国戚。据记载，陪葬长陵的有
萧何、曹参、
张良等一些开国元勋；陪葬茂陵的有卫青、
霍去病等名将。陪葬者的墓地多是皇帝所赐，各自建有陵园、园邑和祠堂。有的还把子孙附葬在父祖墓旁，形成宗族墓地。陪葬者地位越高，离帝陵越近，封土也较高大。
公元25年，刘秀建立了东汉政权。东汉陵园四周的建筑与西汉相异，不筑垣墙，改用“行马”。通往陵冢的神道两侧还列置成对石雕，开创了在神道两侧建置石雕的先例，更进一步显示了皇帝至高无上的权威。这一建制为以后各朝所沿用。
秦汉两代，皇家园林以山水宫苑的形式出现，即皇家的离宫别馆与自然山水环境结合起来，其范围大到方圆数百里。秦始皇在陕西渭南建的信宫、阿房宫不仅按天象来布局，而且“弥山跨谷，复道相属”，在终南山顶建阙，以
樊川为宫内之水池，气势雄伟、壮观。由于秦始皇曾数次派人去神话传说中的东海三仙山——蓬莱、方丈和瀛洲求取长生不老之药，“引渭水为池，筑为蓬、瀛”，表达了对仙境的向往。
汉代，在囿的基础上发展出新的园林形式——苑，苑中养
百兽，供帝王射猎取乐，保存了囿的传统。苑中还有宫、有观，成为以建筑组群为主体的建筑宫苑。
汉武帝刘彻扩建上林苑，地跨五县，周围三百里，“中有苑二十六，宫二十，观三十五”，上林苑苑中既有皇家住所，欣赏自然美景的去处，也有动物园、植物园、狩猎区，甚至还有跑马赛狗的场所，成就了中国皇家园林建设的第一个高峰。“其北治大池，渐台高二十余丈，名曰太液池，中有蓬莱、方丈、瀛洲、壶梁，象海中神山、龟鱼之属。”这种“一池三山”的形式，成为后世宫苑中池山之筑的范例，并一直延续到清代。
秦汉时代一个伟大的建设工程是
万里长城。秦代第一次将战国时各诸侯国的长城，连接为一条较为完整的防御结构体系。
西汉末叶，台榭建筑渐次减少，中国木结构建筑体系成熟的标志之一的楼阁建筑开始兴起。从许多壁画、画像石上描绘的礼仪或宴饮图中可以看到当时殿堂室内高度较小，不用门窗，只在柱间悬挂帷幔。西汉宫殿多以辇道中相属，而未央宫西跨城作飞阁通建章宫，可见当时宫殿多为台榭形制，故须以阁道相连属，甚至城内外也以飞阁相往来。东汉中后期的明器中常有高达三四层的方形阁楼，每层用斗拱承托腰檐，其上置平坐，将楼划分为数层，此种在屋檐上加栏杆的方法，战国铜器中已见，汉代运用在木结构上，满足遮阳、避雨和凭栏眺望的要求。各层栏檐和平坐有节奏地挑出和收进，使外观稳定又有变化，并产生虚实明暗的对比，创造出中国阁楼的特殊风格，南北朝盛极一时的木塔就是以此为基础。
通过大量东汉壁画、画像石、陶屋、石祠等可知，当时北方及四川等地建筑多用抬梁式构架，间或用承重的土墙；南方则用穿斗架，斗拱已成为大型建筑挑檐常用的构件。中国古代本构架建筑中常用的抬梁、穿斗、井干三种基本构架形式此时已经成型。木构建筑的斗拱形式，除流行“一斗二升”外，还可以看到“一斗三升”的新形式。汉代建筑组群多为廊院式布局，常以门、回廊衬托最后主体建筑的庄严重要，或以低小的次要房屋，纵横参差的屋顶，以及门窗上的雨搭，衬托中央主要部分，使整个组群呈现有主有从，富于变化的轮廓。
砖的发明是建筑史上的重要成就之一。在秦代已有承重用砖，秦始皇陵东侧的俑坑中有砖墙，砖质坚硬。秦咸阳宫殿遗址也发现有大量瓦当、花砖、石雕和青铜构件。砖在汉代建筑更是使用广泛。西汉中后期至东汉砖石拱券结构日益发达，用于墓室、下水道，除并列纵联的砖砌筒壳外，还有穹隆顶和双曲扁壳。
在建筑装饰方面，早在
战国时代，秦国的建筑装饰已有相当程度的发展，奔鹿纹、凤鸟纹、豹纹、双獾纹的秦国圆瓦当，其艺术水平比燕、齐等国的半瓦当明显高出一筹。秦始皇统一中国后，瓦当图案更加丰富多样，除流行云纹和葵瓣花纹外，还有四鹿纹、四兽纹、子母凤纹及鹿鸟昆虫纹圆瓦当，构图更加饱满，形式愈加华丽。此外，秦代开始出现吉祥文字瓦当，如“唯天降灵，延元万年，天下康宁”十二字篆文瓦当。
到两汉时期，更流行卷云纹瓦当和吉祥文字瓦当。西汉末年，出现了青龙、白虎、朱雀、
玄武等四神瓦当，形象矫健活泼，瓦当中央的半球形图案越来越显著。汉人尤擅长将表意的汉字，变成庄重典雅的装饰艺术品，如栎阳、周至等县出土的“汉并天下”、“长乐未央”文字瓦当，长安汉城遗址还发现“延年益寿，与天相侍，日月同光”为内容的十二字瓦脊。
总之，秦汉时期可谓中国建筑的青年时期。建筑特点是：都城区划规则，居住里坊和市场以高墙封闭；宫殿、陵墓都是很大的组群，其主体为高大的团块状的台榭式建筑；重要的单体多为十字轴线对称的纪念型风格，尺度巨大，形象突出；屋顶很大，曲线不显著，但檐端已有了“反宇”；雕刻色彩装饰很多，题材诡谲，造型夸张，色调浓重；重要建筑追求象征含义。