战国末期，秦国逐渐强盛，至公元前221年，相继翦灭六国，建立了中国历史上第一个封建专制主义中央集权的国家秦朝，进一步统一文字、货币、车轨、度量衡。但因其横征暴敛，焚书坑儒，对人民实行残酷的劳役，很快在农民起义冲击下土崩瓦解了。西汉王朝（公元前206～公元8年），沿袭秦制，但崇尚黄老之学，实行所谓“无为之治”，使人民“休养生息”，出现了吏安其官，民乐其业，财富积累，人口大增的局面。自从西汉·董仲舒提出“罢黜百家，独尊儒术”之后，儒家思想占据了统治地位，影响到东汉乃至整个封建社会。其后，新莽王朝（公元8～25年）以“复古”为名挽救统治阶级的危机，结果招致改制失败，农民起义遍及全国。公元25年，刘秀称帝，定都洛阳，史称东汉（公元25～220年）。
秦汉时期的经济，北方发展比较快。齐水渭水间的黄河流域，是当时全国经济的中心。由于农业、手工业的发展，商业贸易的发展，西汉长安和东汉洛阳，先后成为当时经济文化交流和政治中心。国内交通的进一步开凿，丝绸之路与东南海运的发展有力地促进了经济、文化的繁荣与内外交流。全国人口从秦代两千万到两汉达到五千多万。
汉代官方重视典籍的整理、注释，形成“经学”。在经学内部今文经与古文经两派之间的斗争激烈。经学的治学方法及思想观点对医药学的发展，产生了深刻影响。
秦汉之际，神仙方士得到帝王的青睐。从战国至秦汉，齐燕一带方士很多。秦始皇、汉武帝、都迷信神仙。秦始皇派韩终去寻求不死之药，派徐市入东海求神仙，派侯生和卢生访求仙药。汉武帝求仙50多年，重用李少君等方士，甚至把自己的女儿嫁给方士，但长生仙药终未得到。这些失败并未导致神仙思想幽灵的消灭，而是以变态形式逐渐演化，方士的活动与医药和保健有着密切的关系。
约在西汉时，佛教已流行于西部各地，随着西部与中原地区的经济文化交流，佛教遂传入内地。另一方面，东汉时期在中国产生的道教，沿袭了方仙道、黄老道和一些修行的方法，奉黄帝和老子为教主。尊《道德经》为经典。道教的修练方术有守一、行气、服食、房中等，与医药发展有着密切联系。
秦汉时期的科学技术有很大发展。《史记·天官书》详细记录了周天的星座，以及一些星体的运行情况。《汉书·五行志》中记载了“日斑”（太阳黑子）。汉武帝时，太史令司马迁和天文学家洛下闳等人制作“太初历”，代替了秦代沿用下来的颛顼历。后来，刘歆作三统历。东汉时天文学家已认识到日蚀的原因，刘洪撰“乾象历”编绘了一幅月亮运行速度表。后世的历法部是基于上述历法而发展起来的。气象知识的积累，有监测仪器的研制使用，对自然现象的科学解释，对运气学说、病因学说的发展有一定的促进作用。
农学中反映的作物栽培、蚕桑，温泉温室的利用，对医药学的发展有着重要影响。数学、物理学、炼丹化学，也在不同程度上为医药学不断提供理论知识和素材。
秦汉是中国医学史上承前启后、继往开来的发展时期。其表现有以下主要特点：
辩证论治思想的确立。辩证论治的思想出现于先秦。秦汉时期，经过无数医家的努力，特别是东汉张仲景《伤寒杂病论》中以六经论伤寒、以脏腑辨杂病，形成了一套理法方药相结合的体系，建立了辨证论治的基本规范。确立了四诊、八纲、脏腑、经络、三因、八法等辨证论治的基本理论。
出现了医案。西汉淳于意在继承前入学术经验的基础上，记录所诊治病人必详列姓名、身份、籍里、性别、病名、病因、脉证、诊断、治疗（方药、针灸、含漱药、窜药等），预防等，反映了早期医案淳朴可鉴的学术风格，为后世医家书写医案树立了榜样。
在临床医学进展突出。华佗创用麻沸散施行外科手术，虽然其方药、操作技术失传，但它却在学术思想上启迪了外科医家。张仲景的《伤寒杂病论》在外感热病和内科杂病等辨证论治方面的理论与实践，被历代医家奉为圭臬。
初步奠定药物方剂学体系。以《神农本草经》为代表，集东汉以前药物学术经验之大成，对历代本草学和方剂学发展有着深远的影响。《伤寒杂病论》所载方剂及方剂学理论，被尊为众方之祖。