(1)中央集權的軍事領導體制
西漢軍隊的最高統治權在皇帝手中。中央設有太尉、郎中令、衛尉、中尉等官職。太尉在漢初是全國最高軍事長官，但只有統兵權，沒有調兵權。西漢武帝改太尉為大司馬，而以大將軍代替太尉執掌軍隊。郎中令負責宮廷守衛，武帝時改稱光祿勳。衛尉負責殿外宮牆內的警衛。中尉負責京城守衛，漢武帝時改稱執金吾〔yu御〕。郎中令、衛尉統率的部隊居住在未央宮。未央宮在城南，因此稱為南軍。中尉統率的部隊多住在城北，所以稱為北軍。南軍有兵衛、郎衛之分。兵衛擔任殿門外門署的警衛，由衛尉統御；郎衛擔任殿內廊署的警衛，由郎中令統御。漢武帝時，在南軍增設期門、羽林(皇帝親兵的名稱)，都無定額，以後又在羽林中附設羽林孤兒，收養戰死官兵的子孫，長大後編為部隊。期門、羽林、羽林孤兒和一般衛士相比，地位較高。漢武帝還在北軍增設中壘、屯騎、步兵、越騎、長水、胡騎、射聲、虎賁等八校尉，擴大北軍的編制。此後，又設城門校尉，也屬北軍系統。南北軍互不相屬，互相制約。郎中令、衛尉、中尉都只對皇帝負責，聽從皇帝指揮。
除南北軍外，西漢還有地方郡國兵。郡兵由郡太守直接掌握，而以郡都尉協助。太守掌發兵權，郡都尉負責領兵。每年八九月，郡國兵要舉行一次大規模的軍事演習，稱為都試或秋射。通過考核，給軍士劃出等級，上等叫“最”，下等叫“殿”，因此稱課殿最。諸侯王國的軍隊由相(相當於郡太守)和中尉(相當於郡都尉)統率。所有郡國兵都屬於中央，諸侯王和郡太守不能任意發兵，只有皇帝遣使合符時才準發兵。無符發兵就算謀反，罪該處死。但在漢初，諸侯王權力很大，最後釀成了七國之亂。漢景帝平定七國之亂後，中央集權得到加強，全國實現了真正的軍事統一。
(2)軍兵種和軍隊的編制
西漢的地面部隊有步兵(材官)、騎兵(騎士)、車兵(車士)，水上部隊有水軍，當時稱樓船
士。步兵、騎兵是西漢軍隊的主力，車兵處在逐漸被淘汰的地位。西漢的騎兵很強大，衛青、霍去病與匈奴作戰，前後動用騎兵24萬，所戰多捷。
西漢騎兵在兵種上有輕騎兵與重騎兵之分：輕騎兵無鎧，持弓弩，揹負箙〔fu服〕，馬匹矮小；重騎兵部分帶甲，持長矛類武器，馬匹高大。據考古發掘，西漢騎兵已裝備適於馬上近戰的環柄長鐵刀，但馬蹬仍未出現，這在很大程度上影響了騎兵的戰鬥力。
西漢軍隊的統兵將領有大將軍、驃騎將軍、車騎將軍、衛將軍以及前、後、左、右將軍。將軍下面有將或別將。將軍皆領有部曲。部曲制是西漢軍隊編制的主要組織形式。一校尉所統之兵稱一部，部下有曲，曲下有屯，屯下有隊，隊下有什，什下有伍。部的長官稱校尉，曲的長官稱軍侯，屯的長官稱屯長，隊的長官稱隊率或隊史，什有什長，伍有伍長。一部轄數曲，一曲一般為1000人。
西漢各級統兵將領戰時領兵打仗，平時負責軍事訓練。騎兵重在練騎射，騎兵的校尉必須是騎射好手。材官的訓練以發矢張弩為主。樓船舟師不但練行船，也要練戰射。邊防部隊要熟練掌握烽火技術。由於弓弩是漢代的重兵器，殺傷力強，所以各軍兵種都要練。此外，西漢軍中還將蹴鞠〔cuju促居〕(踢球，古代足球)、角抵(摔跤)、手搏(拳術)作為基礎訓練項目，時常訓練。
(3)與勞役結合的兵役制度
西漢初期的兵役制度是徵兵制，其特點是將勞役和兵役合而為一，稱徭役。漢初規定，23歲至56歲的男子都要服三年兵役，一年為衛士，在京師或邊境服役，稱“戍卒”；一年為材官、騎士，在本郡服役，稱“正卒”，再到京師或邊境戍守一年。另外，成年男子每年還要服一個月的勞役，如果不願服役，可以交錢代替，稱為“踐更”。戍邊三年也可以錢代替，稱為“更賦”或“過更”。“踐更”和“過更”這兩種更賦，到漢武帝時期成為國家正式稅收項目。另外，西漢政府還徵收算賦，凡15歲到56歲者，不分男女，每人每年交120錢，用於製造兵器和車馬。
漢武帝以後，在實行徵兵制的同時，還實行募兵及發罪徒為兵的制度。
(4)屯田兵
屯田是指駐屯邊郡的士兵從事農業生產，實現軍糧自給。漢文帝時，採納晁錯建議，募民徙邊，長期居住。漢武帝時，由於不斷對外用兵，邊兵糧草供應困難，於是在西北邊區大量增設新郡，建立屯田領導系統，以屯田校尉、護田校尉、農都尉、守農令等屯田官率60萬邊兵屯田戍守。這些負有屯田和戍邊雙重任務的軍隊稱屯田兵。屯田兵有警則戰，無事則耕。這樣大規模的屯田，保證了邊防的後勤供應。但是，由於大量毀草開墾，闢地築城，使西北草原植被受到很大破壞，導致風沙橫行，屯墾區漸漸在風沙侵襲下變為荒漠。
(5)馬政
西漢主要作戰對象是匈奴。為了戰爭勝利，西漢十分注意騎兵建設，建立了健全的養馬制度。
漢朝初年，劉邦剛做皇帝時，漢的馬匹很少，劉邦想選擇四匹同樣顏色的馬匹駕車都很困難，丞相只能坐牛車。為此，漢朝頒佈法令鼓勵養馬。呂后當政時，為了繁殖軍馬，明令禁止母馬流入境外。文帝時又頒佈“馬復令”，規定民間有馬一匹的家庭，可免除家中三人的徭役，用免役的辦法鼓勵民間養馬。景帝時在秦代邊郡牧馬苑的基礎上擴大軍馬牧場範圍，在西北邊境地區設立36所牧馬苑，用三萬官奴，養馬30萬匹。武帝時期，為準備對匈奴戰爭，更是大量養馬，為衛青、霍去病取得對匈奴戰爭的勝利準備了雄厚的物質基礎。
西漢的馬政機構，在中央由太僕負責，邊郡36所牧馬苑則由“六牧師苑令”管理。地方也設有馬政機構，郡縣有馬丞，封國有僕及屬吏廄長、廄丞等。由於統治者的重視，到漢武帝時，軍馬得到迅速發展，廄內存馬已達40萬匹。
(6)匈奴兵制
西漢用兵的對象主要是匈奴。匈奴是我國北方的一個古老遊牧民族，據有陰山南北廣大地帶。秦朝末年，中原大亂，匈奴趁機向南擴張，佔據河套地區，對西漢政權構成巨大威脅。漢匈之間於是進入長達一個多世紀的對峙狀態。
匈奴最高軍政首領稱單〔chan蟬〕於。單于下面設左右賢王(匈奴語稱都耆王)，分別統御左右兩部。賢王下面設左右谷蠡王。左右谷蠡王下各設左右大將、左右大都尉、左右大當戶、左右骨都侯等24將。他們各掌部落，大者萬餘騎，小者數千騎，皆稱萬騎。下設千長、百長、什長、裨小王、相、都尉、當戶、且渠等官尉。單于直接掌握10餘萬人，全部為騎兵。他們行動迅速，善於奔襲，並常採用伏擊、迂迴包圍等戰法。進攻時多采用集團突擊，失利時則分散逃走。每次戰鬥，均以青壯年為先鋒，老弱婦幼在後方管理行李、帳幕及畜牧。按規定，作戰中俘獲的人畜財物歸個人所有。所以，匈奴兵作戰勇敢，而西漢人民，特別是邊地人民則深受其害。
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