En 221 av. J.-C., Zheng se proclama empereur des Qin, plus connu sous le nom de Qin Shi Huangdi, ou « Premier Souverain auguste de la dynastie Qin ». Cette dynastie donnera son nom à la Chine.

Durant son règne (221-210 av. J.-C.), le premier empereur transforma un ensemble hétéroclite d'États quasi féodaux en un empire à l'administration centralisée et culturellement unifiée avec comme capitale Xianyang, une ville proche de l'actuelle Xi'an, dans le Centre de la Chine. La transmission héréditaire des titres de noblesse est abolie et les anciens fiefs, divisés en provinces. Leur administration fut alors confiée à des gouverneurs directement nommés par l'empereur.

L'écriture fut standardisée et rendue obligatoire dans tout le pays. Pour favoriser le commerce intérieur et l'intégration économique, Qin Shi Huangdi unifia les poids et mesures, la monnaie et la longueur des essieux (distance entre les ornières sur les routes).

La quête d'une uniformisation culturelle poussa les dirigeants à bannir toutes les écoles de pensée qui avaient fleuri à la fin de la dynastie des Zhou. Seul le légisme, qui avait un statut officiel, fut autorisé. En 213 av. J.-C., des confucéens furent enterrés vivants, tandis que leurs livres et ceux des autres écoles philosophiques interdites, brûlés, à l'exception des volumes de la bibliothèque impériale.

Qin Shi Huangdi chercha également à étendre son royaume. Au Sud, ses armées atteignirent le Delta du Sông Hông (fleuve Rouge), au Viêtnam. Au Sud-Ouest, l'empire s'étendit sur la plus grande partie des actuelles provinces du Yunnan, du Guizhou et du Sichuan. Au Nord-Ouest, il s'avança jusqu'à Lanzhou, dans l'actuelle province du Gansu. Au Nord-Est, une partie de la Corée dut prêter allégeance à l'Empire. Cependant, le centre de la civilisation resta dans le bassin du Fleuve Jaune. Outre l'unification et l'expansion territoriale de la Chine, Qin Shi Huangdi fit achever la construction de la Grande Muraille contre les invasions barbares.

À sa mort, en 210 av. J.-C., il fut enterré dans un vaste mausolée près de Lintong (à 35 km de Xi'an). Ce site, mis au jour depuis 1974 (le tumulus où se trouve la tombe de Shi Huangdi lui-même n'ayant pas encore à ce jour été exploré), renferme une armée de terre cuite de plus de 6 000 soldats (grandeur nature), avec leurs chevaux et leurs chars de combat.

Mais les conquêtes militaires, la construction de routes et de ports, la Grande Muraille et d'autres grands travaux eurent un coût financier et humain considérable. Une fiscalité de plus en plus lourde, la conscription obligatoire et le travail forcé inspirèrent un ressentiment profond dans la population à l'encontre du régime Qin, notamment dans les royaumes conquis, comme le royaume Chu dans le Sud. De plus, l'empereur s'aliéna les lettrés par une politique totalitaire de contrôle de la pensée, symbolisée notamment par les autodafés.

Après sa mort, son fils cadet Ying Huhai lui succèda. Il prit le titre de Ershi Huangdi, mais tomba rapidement sous l'influence d'un eunuque du palais. Une lutte pour le pouvoir s'ensuivit, qui paralysa l'administration centrale et indigna la population. Des révoltes éclatèrent. Ershi Huangdi, fut alors contraint de se suicider (207 av. J.-C.), et ne put éviter l'écroulement de l'Empire.