三公九卿的中央官制为秦王嬴政接受李斯建议所制，以皇帝为尊，下有三公，分别为太尉，管理军事；丞相，协助皇帝处理全国政事；御史大夫执掌群臣奏章，下达皇帝诏令，并理国家监察事务。
九卿对丞相负责，按其职能，行使权利。九卿其实并不止此数，但按韦昭所说的“汉正卿九”，用秦时的官名分别为：
奉常，掌管宗庙祭祀，和国家之礼；
郎中令，负责皇帝禁卫（沿用秦时官名）；
卫尉，负责皇宫守卫；
太仆，负责皇帝车马（始置于春秋。秦、汉沿袭）；
少府，负责皇帝财政；
廷尉，负责司法；
典客，负责外交和内部少数民族事务；
治粟内史，负责粮食和财政（沿用秦时官名）；
宗正，负责皇室事务。
三公九卿制度的基本结构从秦朝一直沿用到两晋，直至隋文帝创三省六部制。从三省六部制的结构上来看，也无处不有着三公九卿制结构的影子。此后，一直到明代，明世祖皇帝朱元璋废掉中书省、尚书省及门下省，六部直接对皇帝负责，中国封建历史中的中央官制三级制度才算寿终正寝。三公九卿这一制度沿用约达800年，并从结构上影响三省六部制，并左右中国封建中央官制约达700年。可以说，三公九卿制，上承夏商周，下接隋唐宋元，在中国历史上留下了浓重的一笔。
三公九卿制度虽在结构上沿用了近700年，但在其间，官职的名称及权利和三公九卿制的部分结构却一直在变动之中。并且，制度之外其他中央机构的出现也冲击了三公九卿制。
汉景帝改了大量官名。把“奉常”改为“太常”；“卫尉”改为“中大夫令”；“廷尉”为“大理”；“典客”为“大行令”；“治粟内史”为“太农令”，武帝时改为大司农。武帝时改“大行令”为“大鸿胪”，“郎中令”改为“光禄勋”。
上述九卿更名大多没有影响到他们的职能，至于动机可能是语言变迁而寻求官名的准确。无独有偶，三公的名称也有比较大的变化。汉武帝更“太尉”为“大司马”，汉成帝时更“御史大夫”为“大司空”，汉哀帝时“丞相”更为“大司徒”。
以上更名在现在我们看来似乎是更名，其实在当时并非是更名，而是另有原因。
比如，大司马一职，原是霍去病和卫青讨伐匈奴，带去的马匹有十四万，但至班师入塞之时却不到三万匹，所以任两人同为大司马。而原来的太尉田蚡被太皇太后窦氏下令免官，太尉之职从此长期空缺。再加上，霍去病和卫青二人长期对匈奴作战，手下兵将极多，久而久之，太尉的职权就逐渐转移到大司马。另外，应当了解，太尉其实在汉初是不常设的。太尉一职的或置或废，大都与征伐或时局有关。如汉文帝三年，罢太尉官，归属丞相，这年五月就是由灌婴率军还击匈奴的入侵。景帝时，太尉职衔也只恢复了4年。以此为背景来看，大司马替代太尉相对来说是比较容易的。
汉武帝时改革了中央官制，把中央官员分为分为外朝官、内朝官。外朝官有丞相及丞相之下的各六百石官。而内朝官，或称中朝官，包括大司马和左、右、前、后将军，尚书，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。
三公之中以御史大夫等级最低，职能也比较模糊，一方面为丞相之副，一方面供内廷的差遣。
在汉武帝之前，三公九卿制实际已有近代君主立宪的影子。丞相为主要的治国大臣，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。而日本由首相对天皇负责，天皇听政则在一千多年后的“明治维新”时期才有此景象。但与此君主立宪制中不同的是，西汉的大司马依然对皇帝负责，军队依然为皇帝私人所有，而非国家。
孝武皇帝之前，丞相的位高权重，连皇帝也不能不敬三分。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。西汉，皇帝与丞相的冲突在武帝时达到高峰，本来汉武帝对田蚡言听计从，但田蚡得寸进尺。《资治通鉴》记载：田蚡每次上朝奏事，奏着谈上大半天，他推荐人作官，有的位居二千石，把皇上的权利都夺了去（任命官吏是皇帝的权利），皇帝就对他说：“你任命完了没有？我也打算任命官吏。”田蚡曾请求把考工官署的土地拨给她以扩建私宅，武帝发怒：“你为什么不干脆要武库”从此之后田蚡才稍稍收敛。
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，转归尚书台（令），从此之后，丞相、太尉、御史大夫虽然都是政权的负责人，但实际权利已向尚书台。丞相有过失，由尚书问状弹劾。
相对于秦朝，三公之中职能变化最大的当属御史大夫了，汉文帝时下诏：“制诏御史，其除肉刑。”从此，御史大夫成为全国最高的法官和监察官。哀帝时又把御史大夫改叫大司空，再也不当法官了。
西汉时的中央官制改革集中在汉武帝时期。这次改革始于与太皇太后对抗时期，是以政治斗争为目的变革，是被称史家称为“大一统”一揽子改革的一部分。汉武帝的改革从根本上加强了中央集权，突出了皇权，削弱了（丞）相权，把中央官员分为内外朝更加强了中央机构的皇帝服务职能。至此之后，除前文所述哀帝，成帝对御史大夫和丞相的名称变更外，再无值得一谈之事。
西汉末年，王莽相继为大司马，而后又任尚书令，逐渐掌握了实权，后自立为帝，国号新。王莽不以国号“新”为理念，九卿的名字全以《尚书》的文章为准。大司农改为为羲和，后更为纳言；大理改为作士；太常改为秩宗；大鸿胪改为典乐；少府改为共工；还有，“光禄勋”等改为六监。就连百官、宫室、郡县都换了名称。但这些仅仅都是“托古改字”而已，同“托古改制”是不一样的，换汤不换药。
东汉从刘秀称帝起到曹丕废掉献帝共197年，其中以光武、明、章三帝时期为短暂兴盛，而后东汉历经外戚、宦官之祸，少数民族叛乱到黄巾起义，到最后所谓三国诸侯割据时代，一直是内乱不已。所以东汉在前期基本继承西汉官制略有改革，而在中后期则因内乱的局面而逐步抬升了军事官职的地位，也有几人以文官而称雄于世。
光武帝即位时以大司马、大司徒、大司空为三公，27年后才改大司马为太尉，并把大司徒，大司空的“大”字去掉，称司徒，司空。司空的职能已经从往日的监察“改行”去管“营城起邑，浚沟洫、修坟防之事”。
东汉光武帝在对皇权的加强上，比起西汉更有过之尔不及。光武帝亲政时，扩大尚书台的权利，职无不统。《通考·职官考》云：“至后汉，则（尚书）为优重，出纳王命，敷奏万机，盖政令之所由宣，选举之所由定，罪赏之所由正，斯乃文昌天府，众务渊薮，内外所折衷，远近所禀仰。”
三公被架空，只有议事功能，没有实际权利，以后尚书台成为东汉时期的决策机构，国家中央权利全部集中在皇帝的宫廷办公厅内，且三公往往因小事而被辞退，三公地位逐步降低。最明显的就是（大）司徒，相当于西汉时期的丞相，再也没有西汉时期当皇帝上宾的好运气。如韩歆为司徒，因好直言，无所隐讳，光武帝不能容忍，把他免官，遣归乡里，并下诏责之。韩歆惶恐不安，与其子婴皆自杀。其后欧阳歙、戴涉为大司徒，皆以罪下狱死。
东汉时期增加了太傅、太保拜为上公。光武帝以卓茂为太傅，封褒德侯，食邑二千户，赐几杖车马。此后，每当新皇帝即位，辄置太傅录尚书事，总揽朝政。黄巾之乱后，董卓以太师自封，位在太傅、太保之上。这些官位均不常设，历任太傅，太保书事都在死后被除其官名。
东汉沿西汉旧制，同置九卿。其所职掌，也与西汉略同，只是机构的裁并，属官的精简，有异于前。此外，东汉的九卿，分别隶属于三公。太常、光禄勋、卫尉三卿，为太尉所领；太仆、廷尉、大鸿胪三卿，为司徒所领；宗正、大司农、少府三卿，为司空所领。抛开现实意义不说，仅从官制的创新上来看，这是一项创新。它削弱了司徒的职权，三公各行使一部分国家权利，使官制更加合理。但从权利的角度上来看，司徒所领太仆，大鸿胪均是虚官。太仆服侍皇帝，没有参与国家政事的权利。大鸿胪执掌少数民族及外交事务，这对一个自称天朝的国家来说，除了在某些施威仪时可利用外，其他时候无足轻重。仅仅留下一个管人头的廷尉还有点文字上的地位。
东汉自汉光武帝以来就战事频繁，所以除三公、九卿、尚书台以外，东汉又有各级将军，也是中央要员。有大将军，其次骠骑将军、车骑将军、次卫将军，又有前后左右将军。其中大将军位在三公之上，骠骑将军、车骑将军、卫将军在三公之下。前、后、左、右将军，位在上卿之下，不常置。东汉中期以后，太后临朝称制，外戚执政，常假借兵权以自重。于是，大将军便成为中央的主要官员了，并与太傅三公合称为五府。
东汉末年，诸侯割据，董卓、曹操分别掌握过中央政权。董卓曾经以集太师、大将军、相国为一身。其中又以相国为尊，位居三公之上。曹操掌权时，罢去太尉、司徒、司空，又置丞相、御史大夫，曹操自为丞相，至其死。
曹操死后，其子曹丕继他的遗志，废了汉献帝刘协，自己当起了皇帝。自此以后，吴蜀陆续建国，三国争霸的局面形成，中国进入三国时期。
三国之中，窃汉朝天下的魏国实力最强，同时也是和东汉一脉相承的势力，在官制上也延续于曹操“挟天子以令诸侯”的时期。蜀国以汉朝正统自居，所以同汉朝遗风比较重，但是在诸葛孔明治蜀时有无尚书台一说还有待考证。吴国统治者坚持从自己的实际情况出发，在个别官职上动了动小手脚，但并没有值得一提的改革。房玄龄评价到：“孙吴、刘蜀，多依汉制，虽复临时命氏，而无忝旧章。”②在三国时期官制上的真正创新，大多出于魏国，其中有以置中书省影响最大。
曹操为魏王时，初置秘书令。曹丕称帝初，改秘书令为中书省，有监、令两臣，由通达文学的士人但任，当时的文学就是现在所说的学术。监、令之下有中书侍郎、通事舍人、著作郎等属官。中书省在名义上是皇帝的秘书班子，实际上有些机密命令的下达并不通过尚书省。从此尚书台的权利又渐渐转移到中书省，逐渐形成了书中“实握事要”，操纵政务的局面。曹魏加强中书权力和扩大官制组织不但是这一个国家的事情，而且是整个三国时代官制的一大变化，影响极为深远，也备受重规。历来被认为是中国官制史上中枢机要改变的一个标志。原来都认为秦汉机要之位，由丞相而归三公。东汉机要之位，由三公而归尚书。魏晋机要之位，由尚书而归中书。
西晋虽承魏制，但相对于魏国改革汉代官制一样，西晋在中央官制的变动上迈的步子则更大了。虽然都还有三公，也有九卿，也还听得到太傅，太保之类的官名。但西晋已经逐渐继承并发展出了，尚书省、中书省及门下省。这就是隋文帝所制三省六部的雏形了。
自秦以来皇权和相权就一直国家中央机构矛盾的焦点。在汉武帝时，置尚书台，宰相的权利向尚书台转移，东汉时这样的转移更甚，尚书台位至宰相之上。
