军种与兵种的变化
西汉的军队分中央直辖军和郡国兵2部分。
中央直辖军是西汉军队的核心部分，最为精锐，兵力最多时曾达6万5千人，分为皇帝侍从郎卫[6]、南军、北军3部分。
皇帝侍从郎卫属禁军，负责把守宫殿门户及警卫殿内廊署，兼充仪仗，由郎中令（后改称光禄勋）统御，无一定的员额，常多至千人。入选为郎者或为二千石以上官吏的子弟、或由文学、技艺进用、或因捐纳资财而入充。为郎者享有较高的俸禄，又因与皇帝接近，升迁调任他官的机会较多，所以是西汉仕途的主要来源，西汉前期文武大臣多由郎出身。
武帝时，为了加强中央集权统治和对匈奴作战的需要，选拔陇西、天水、安定、上郡、北地、西河6郡所谓家世清白之良家的强壮勇武、精通武技并善骑射的子弟，增设建章营骑和期门。建章营骑因选6郡良家子弟宿卫建章宫而得名。后更名羽林骑，取其为国羽翼如林之盛之意。分为左、右两骑，长官为羽林中郎将。其兵员额不定，随时有所增减。期门因武帝喜微服私行，特约定卫士在某门下等候扈从而得名，多时达千人。平帝时更名虎贲郎，言其甚猛，如虎之奔。长官为虎贲中郎将。武帝时还在羽林中附设羽林孤儿，由从军战死的将士子弟组成，不定编。孤儿幼时收养军中，教以五兵（矛、戟、弓、剑、戈），实施严格的军事训练，长成后，编成部队，执行与羽林、期门相似的任务。
羽林郎、期门郎和羽林孤儿统有郎中令领导，具有世袭兵性质，父死子代，不采取更代办法，其地位、待遇与郎相同，优秀者也可以转为他官，西汉中后期名将，多由此出身。
南军也属皇帝禁军，由卫尉统御，因其屯驻于长安城南的皇宫而得名。指挥所设于宫墙内，卫士们沿宫墙内分若干屯驻扎，负责宫门禁卫及宫内的巡察。西汉前期南军卫士多达2万人，武帝时缩减至1万余人。其卫士均以京畿三捕地区以外的内地郡国中的正卒担任，役期1年，每年定期轮换，卫士的往返路费、服役期间的生活费用统由朝廷发给。西汉政府对南军卫士的迎送颇为重视，不仅卫士到京要由丞相亲自迎劳，而且岁终罢遣举行会餐时，皇帝还要亲临慰勉。南军卫士在执行任务时，与郎卫有协同关系，但互不隶属，各自独立。
北军是守卫京师的常驻部队，由中尉统领，因其营垒多在长安城北部而得名。兵员较多，训练、装备精良，战斗力超过南军。平时负责京师长安及三辅地区的警卫，每月3次徼行宫外，与南军相为表里，战时往往部分或全部随将军出征。北军的士兵为征自三辅地区（即京师附近的3个政区：京兆尹、左冯翊、右扶风）的正卒，番期为1年。这是西汉皇帝亲自掌握的一支重要军事力量。武帝时，北军得到进一步扩充，除北军原有兵力外，增建屯骑、步兵、越骑、长水、胡骑、射声、虎贲7部兵，每部1000人左右，各以校尉统领。新增7部兵，除长水、胡骑多为降汉的匈奴兵外，其余多为汉人，仍以募自三辅地区居多，他们终身为伍，不轮番服役，具有世兵性质。武帝时还曾设城门校尉统领的城门屯兵，负责守卫京城12个城门，也归北军统辖[7]，其士兵来源与南军相同，征调自内地诸郡国。北军中还有一支装备华丽精强，被称为缇骑的骑兵部队，主要执行京城巡察的任务。新莽时，北军有精兵数万。
南北军除文帝即位时曾以原代国（文帝即位前为代王）中尉宋昌为卫将军，统一指挥南北军，和后来周亚夫以车骑将军身份统一指挥过南北军外，在多数情况下各自独立，互不相属，甚至互相牵制。宋人山斋易氏曾论议道：“汉之兵制莫详于京师南北军之屯，虽东西两京沿革不常，然皆居重驭轻，而内外自足以相制，兵制之善者也。盖是时兵农未分，南北两军实调诸民。犹古者井田之遗意。窃疑南军以卫宫城，而乃调之于郡国；北军以护京师，而乃调之于三辅，抑何远近轻重之不伦耶？尝考之司马子长作《三王世家》载公户满意之言曰：‘古者天子必内有异姓大夫，所以正骨肉也；外有同姓大夫，所以正异族也。’……郡国去京师为甚远，民情无所适莫可，缓急为可恃，故以之卫宫城，而谓之南军；三辅距京师为甚迩，民精有闾里、墓坟、族属之爱，而利害必不相弃，故以之护京城，而谓之北军，其防微杜渐之意深矣。”[8]
西汉的地方部队——郡国兵，分别由各郡郡守（后改称太守）、郡尉及诸王国的中尉（后改称都尉）统领，主要屯驻于各郡郡治、国都及都尉治所，各县也驻有少量部队。士兵均为本郡、国的适龄男子，服役期为1年。郡国兵平时接受军事训练，维持地方治安，战时受征调出征。每年八、九月举行“都试”（也称“秋射”），太守、都尉等都到场检阅，士兵经“课殿最”（对士兵的考核，上等称“最”，下等称“殿”），划分等级。一年服役期满，士兵回乡，成为国家的预备兵，遇战事，还要随时应征入伍。郡国兵的征调、发兵等权力统归中央朝廷。但在西汉初，由于诸王权力较重，王国兵对于中央朝廷具有相对独立性。景帝平定吴楚七国之乱后，王国兵的相对独立性大大减弱，到武帝时，经过一系列加强中央集权的措施，才真正统一了全国军事上的指挥权，有效地掌握了郡国兵。
西汉郡国兵的训练、培养，多根据各地不同的自然条件，因地制宜。西汉军队和秦军一样，仍分为轻车（车兵）、骑士（骑兵）、材官（步兵）、楼船（水军）4个兵种。一般说来，车兵主要由平原诸郡国训练；骑兵以西北、北方诸边郡及三辅地区最为精锐；步兵多出自西南山区及各平原地区；水兵主要出自东南沿海及水乡泽国地区。
在西汉军队的诸兵种中轻车和骑士的变化最大。骑兵在楚汉战争时已显示出了强大的威力，楚汉双方都曾大力发展骑兵部队。但是在西汉前期，骑兵和车兵基本上还是配合作战，车兵在汉军中仍然占有相当的地位。如文帝前元十四年（公元前166年），匈奴入侵，汉“发车千乘，骑十万”[9]御敌。可见此时汉军中车兵与骑兵并重。武帝即位后，随着与匈奴的频繁交战，在战争中汉军车兵与匈奴骑兵相比，越发显现出其笨拙、迟缓、被动的弱点，于是汉军骑兵迅速发展起来，成为可以单独完成战役任务的独立兵种。在汉军对匈奴进行的具有决定意义，最大规模的3次战役中，汉军每次都出动了数万骑兵，行程千里，奔袭匈奴，尤其是汉武帝元狩四年（公元前119年）的漠北战役，汉军出动10万以上的骑兵，进行了离本土最远的一次骑兵会战，打败了匈奴。在这些战役中车兵、步兵基本不再充当战争的主角，而多用于后勤运输。
汉军骑兵有重骑兵与轻骑兵之分。重骑兵的骑士、马匹体型高大，骑士披甲，持长矛类武器，冲击力强，多用于冲锋陷阵；轻骑兵的骑士、马匹体型较小，骑士不带甲，持弓弩等武器，机动灵活，速度快，适于长途奔袭。
汉军骑兵装备较秦军也有了较大改善，出现了适于马上斩劈的环柄长铁刀，其他兵器还有矛、剑、弓弩、盾牌等。但西汉时，马鞍、马蹬仍未出现，多少影响了骑兵战斗力。
西汉车兵虽然自武帝以后在战争中逐渐淘汰，但各地仍训练车兵。平时用作仪仗，如匈奴浑邪王率众归附，武帝曾发车2万乘迎接，以壮声色；战时用于后勤运输，输送辎重和运送伤病员，军队宿营用其构成军垒。甚至在平原地区作战，仍有使用。
西汉步兵与秦军比，变化不如车兵、骑兵大。但是，随着冶铸技术和锻造工艺水平的提高，汉军所持的兵器的质量、数量均有很大发展。西汉初，铜、铁兵器并用，中期以后，铁兵器大大增加，逐渐占据主要地位，同时钢制兵器也增多起来。
西汉的水军较秦军有了较大的发展，建成了比较完备的水军体系，建造了用途不同、类型多样的船舰。西汉水军有楼船、戈船、下濑等战舰。楼船船体高大，船上置楼，可以射远；戈船配备戈类长兵器，用于与敌船近战；下濑较轻便，可以在水流湍急或有碛石的河流中航行。西汉水军庞大，仅江淮以南楼船就有十多万人。一次战役能出动战舰2千余艘，士兵20万人，汉武帝元鼎五年（公元前112年），汉军平灭南越赵氏割据政权，就以水军为主。此外，西汉还建有既能水战，又能陆战的楼船材官。