秦始皇在统一六国之后，并没有就此停止战争，兼并六国的军队继续向东南、岭南、西南地区前进，为秦帝国开拓了大片的疆土，使秦王朝成为中国历史上第一个疆土辽阔、统一的多民族国家。
在完成对六国的兼并战争后，秦始皇又派了50万大军南征百越。百越主要指现在的华东、华南、西南等地区。华东主要指今浙江南部的瓯江流域，当时属于东越的势力范围，再往南就是今福建的福州地区，当时属于闽越的势力范围；华南指今湖南、江西南部五岭中的大庾岭、骑田岭以南的广大地区，差不多相当于今天的广东省的范围，当时是南越的势力范围；西南指今广东西南部、广西南部、云南东南部等地区，当时是西瓯的势力范围。
公元前221年，秦将屠睢将50万大军分为五路，进攻东越、闽越的一路大军当年就取得大捷，并在今福建省福州市设立了闽中郡；进攻南越的另外两路大军，一路由今江西南昌市南下，翻越大庾岭进入广东北部，另一路由今湖南长沙市南下，翻越骑田岭攻占番禺，后来秦始皇在这里设置了南海郡。
五路大军中进攻华东、华南的三路大军都很顺利地完成了任务，但西线的两路大军却遭到了西瓯人英勇而顽强的抵抗。这两路大军一路是翻越萌渚岭进军广西贺县，一路是翻过越城岭进军广西桂林，由于这些地区河道纵横、山路崎岖，所以西线秦军的行军变得非常困难，而且军粮的运输也遇到了很大的问题。为了解决运送军粮的难题，秦始皇派人到今广西兴安境内开凿了一条连接湘水与漓水的运河，就是著名的“灵渠”。
关于灵渠的开凿，《史记·主父偃列传》、《汉书·严安传》、《淮南子·人间训》等史书中都有记载，称史禄“凿渠运粮”，“凿渠而通粮道，以与越人战”。灵渠所连接的是湘水和漓水，而湘水是长江的支流，漓水是珠江的支流，所以灵渠实际上是沟通珠江与长江南北两大水系的运河，也是世界上最古老的运河之一。灵渠从公元前214年凿成通航，距今已有2217年历史，是古代南北两大水系交通运输的一大动脉，且如今依旧发挥着作用，可见其当时的设计、施工已达到了相当高的水平。
中国长江流域与珠江流域之间，隔着五岭山脉，陆路交通已经很难，水运更是无路可通。但湘水和漓水的上源却恰好都出于广西兴安县境内，于是史禄就将灵渠的选址定在这里，在湘水与漓水相距的最近处，二水相距仅1.5千米，水位差为6米，二水间的小土岭的相对高度在20～30米之间，在此处开渠将湘水引入漓水，地理位置是非常有利的。
确定了选址位置之后，就该进行设计施工了。灵渠分南渠、北渠两部分，南渠注漓江，北渠汇湘江。开凿灵渠要先在湘江中用石堤筑成分水铧嘴和大小天平，把湘江隔断。铧嘴是用石头垒成的高达6米、长74米、宽23米的分水坝。在铧嘴前开南北两条水渠，北渠仍通湘江，南渠就是灵渠，和漓江相通。铧嘴的前端将湘江水分为两股，使河水大部分流入湘江，少部分流入漓江，这样就连接了湘江和漓江。铧嘴的末端是用大块石灰岩砌成的人字形长堤，长的一端为大天平，约380米，短的一端为小天平，约120米。天平一来可以提高湘江水位，二来可以拦河蓄水，亦可开闸泄水，保证灵渠的水势便于行船，总之天平的作用就是保持灵渠的流水涨而不溢、枯而不竭。另外，灵渠蜿蜒行进于起伏的丘陵间，这样的路线能够降低渠道的坡度，平缓水势，而且灵渠设计了很多斗门，使船只能够顺利通过运河。
灵渠的渠道工程非常艰巨复杂，南渠一路都是傍山而流，途中不仅要劈开拦路的山崖，有的地方还要从几十米高的石山身上劈开一条河道，而且当时一无机械、二无炸药，全靠双手和简单工具进行开凿，其艰巨程度可想而知。
灵渠历时四年完工后，秦军继续向西南地区挺进，但依旧遭到了西瓯人的顽强抵抗，战争十分激烈，即使在杀死西瓯君之后，西瓯人依旧不肯做秦军的俘虏，躲进丛林中继续与秦军作战，之后将秦军统帅屠睢杀死，秦军死伤数十万，几乎全军覆没。
西线秦军溃败，此时秦始皇没有找到有能力继续征讨西瓯的统帅，于是接受尉佗的建议，暂不派大将进攻西瓯，而派尉佗统率士卒戍守边境。但秦始皇依旧不死心，于公元前214年和公元前213年先后将大批罪徒谪戍到五岭以南的地区进行戍边和开垦，同越人杂居而处。虽然秦始皇没有派大军征伐，但这种同越人杂居而处的戍守政策其实是一种渗透政策，秦始皇的目的依然是“略地”。这项政策后来收到了预期的效果，秦始皇在这里设置了南海郡、桂林郡、象郡，这就使得东南沿海和岭南广大地区正式纳入了秦帝国的版图。
秦始皇下令车同轨之后，在全国各地大量修建道路，有从咸阳直通六国的驰道，有直通九原郡、长达1400里的直道，有秦军进军西南时所修的五尺道，还有在进军岭南时所修筑的新道……这些道路的修建，不仅有利于巩固边防，还能够加强中央对地方的联系与控制，现今的云南和贵州就是在修建了五尺道之后正式归入了秦国的版图。
驰道和直道也是秦始皇统一帝国的重要组成部分。直道一方面是交通线，另一方面是运兵的快速通道，有了直道，秦始皇可以快速地把关中的军队调到长城一线；而驰道作为以咸阳为中心的一个公路网，其作用不仅是利于秦始皇外出巡行，更有利于其统治全国。
