武帝时，土地兼并日趋严重，大批小农破产流亡，豪宫之家多有免除兵役的特权，又战事频繁，兵员需要量大，过去行之有效的征兵制度不能正常进行，也无法满足战争的需要，于是，兼行募兵制。
此外，如谪兵、奴兵、少数民族兵也被广泛使用。东汉，刘秀改革军制，取消郡县正卒轮流上制度，兵员以招募为主。
汉初，民17岁博籍(登记)，成为具有兵役义务的待役人员，称为“正”。
“正”20或23岁起役，轮流应征，服现役两年。
一年在本郡为材官或骑士、楼船了；
一年赴京师当卫士，或到边郡充戍卒(一说在本郡为材官、骑士、楼船，是正卒；卫士、戊卒为同样性质的服役，均不是正卒。前者系兵役，后者系摇役)。
“正”不服役时，为预备役兵员，遇有战事，须随时应征，到60或56岁止。应役年限内的免役，分为复身(本人免役)、夏家(全家免役)两种。
凡有一定军功、资历、爵位者，饲养、捐献军马或粮食、钱币达到一定数量者，朝廷礼遇的功臣子孙、学者、高龄者，男子身高不足规定尺寸(6．2尺以亡)者，均可免役。
武帝开始，兼行募兵制。
初募熟悉胡、越的汉族及少数民族人当兵，不再按期更代。
其后，四方有事，常募兵以备征伐。
用募对象多数是农民、流民，少量是犯罪而持许免罪(弛刑)的官吏或百姓，以及被放免的奴隶。
又有选募，即择取身体好、胆量大、技能优的“勇敢士”从军。
有时征募不足，则发刑徒为兵(谪兵)，并实行“七科谪“，即谪发有罪之吏、无籍之人、嗸婿、商人(含曾作过商人或父母、祖父母作过商人者)为兵。西汉末年，为防匈奴，还曾招募奴隶为兵。
东汉时期，募兵成为主要集兵方式，征兵制亦末废止。
募兵制盛行的结果是，国家以钱征集兵员，加重财政负担；
一批农民长期离开土地，影响农业生产发展；（鲁王治下的库州原先就是这个情况）
应募者对将领的人身依附关系加重，演变成私家部曲，造成地方势力膨胀，为军阀的形成提供了方便。
东汉时期，募兵成为主要集兵方式，征兵制亦末废止。
募兵制盛行的结果是，国家以钱征集兵员，加重财政负担；一批农民长期离开土地，影响农业生产发展；
应募者对将领的人身依附关系加重，演变成私家部曲，造成地方势力膨胀，为军阀的形成提供了方便。
军训制度：西汉强调“非教士不得从征”(《汉书“武五子传》)，不仅注重平时因地制宜、因兵种而异的训练，还坚持定期校阅、考核，次行都试(大检阅)制度。
即每年秋季，在京师，举行隆重祭祀仪式，武官和士兵一起演练阵法。在郡国，太守、都尉及县令、县尉组织材官、骑士、楼船，进行射箭、乘马、行船等项军事技能比赛和考核，评定优劣，罚的还以狩猎形式进行军事演习。
在边境，由太守率领万骑巡察防务情况，并实行边塞秋射制度，对候长、士吏进行射箭考核，合格者有赏，不足者受罚。
训练内容以张弩发矢为主，也综角抵(角力、摔跃)、手博(拳技)、蹴鞠(古代足球运动)等武术、技巧项目。
东汉废都试制度。中叶以后，各种训练制度废弛，地方兵、京师兵皆无训练，战斗力明显下降。
武器装备是战争的工具，也是决定战争胜负的重要因素。
汉代的武器种类在先秦弓矢、殳、矛、戈、戟“五兵”基础上，有了新的发展，军士使用的武器已是多种多样。
长兵器有殳、戈、矛、戟；短兵器有刀、剑；远射兵器有弩、弓；防护兵器有盔甲、盾牌；攻守的兵器有钩镶。
此外还有锤、挝、杖、钺、斧等劈砍、锤砸兵器。在各种兵器之中，铁兵器所占比例越来越大，汉初晁错所列的弓弯、短兵、长戟、剑盾、矛铤等多是质量精良的铁制兵器。
近年来考古发掘的长安武器库所出兵器，除少量仍为青铜制造外，绝大多数均为铁兵器，刀、剑、戟、矛、斧、骸、盔甲一应俱全，仅铁镞就达1000余件。
汉代军中的武器不仅品种多，而且质量高，远远优于匈奴的兵器。
正如晃错所言，汉军的精兵良器用于战斗，“匈奴之弓弗能格也”，“匈奴之兵弗能当也”，“匈奴之革笥木荐弗能支也”，“此中国之长技也”。
汉军的精良武器是由多系统、多部门制造的。
考工令是西汉中央兵器制造的主要部门之一。“考工，少府之属官也，主作器械”。“考工令一人，六百石。主作兵器弓、弩、刀、铠之属。成则传执金吾入武库”；考工之外，西汉的尚方令也制造兵器，史载尚方令：“掌上手工，作御刀剑诸好器物”。
《汉书·韩延寿传》载：“延寿又取官铜物，候月蚀，铸作刀剑钩镡，放(仿)效尚方事”。
另，《史记·绛侯周勃世家》载：“绛侯子，为父买工官尚方甲循五百被，可以葬者。”司马贞《素隐》曰：“工官即尚方之工，所作物属尚方，放云工官尚方。”
汉代地方上制造兵器的部门是工官。
“《地理志》：河南、南阳、济南、太山、颍川、河内、蜀、广汉等郡，皆有工官。徐天麟按：工官虽在外郡，而所作器械，实输京师。故武帝边兵不足，乃发武库工官兵以赡之也。”
《汉唐事笺》卷六亦载：“汉自郡国至京师，皆有武备，在郡皆有库兵，或置工官，库兵以算赋为之，而工官与铁官，同置产铁之郡。”可见，汉代产铁之郡皆设制造兵器的机构。
西汉的武库不仅负责兵器的贮藏，也具有武器生产的功能。执金吾届官有武库令，“主兵器”。
这里的主兵器，也应包括武器的制造。