秦始皇在位期间还扩大了国家的疆土，疆域异常辽阔，北至河套和阴山，南至南越（即古时日南郡，今越南中部），西至陇西临洮，东则延伸到了辽东及朝鲜。

匈奴人盘踞的河套地区，秦代时被称為河南地。

正当战国七雄相互攻伐的时候，北方草原的匈奴、东胡及月氏亦相互牵制，未能全力南下干涉中原局势，直到秦始皇统一六国后，居住在中国北方与西北草原的游牧民族，随即成為新生秦帝国的最大敌人。

公元前215年（秦始皇三十二年），燕国人卢生向秦始皇献上一本名為《录图书》的预言书，上面写著亡秦者胡。

根据这个预言，秦始皇认為最终灭亡大秦帝国的，是北方的胡人。当时北方草原的胡人当中，月氏和东胡都比匈奴强大，但因匈奴人的聚居之地是河套地区，对定都咸阳的秦帝国来说是最大的威胁，因此秦始皇决定遣兵征伐匈奴。

不过李斯却指出，匈奴人逐水草而居，居无定所，也从来不储蓄粮食，极难征服。如果派兵轻装前进，容易导致军粮断绝而全军覆没；如果携带大量粮食进军，物资沉重难运，也是无济於事。

对秦国而言，即使得到匈奴的土地也无利可图，只会令中原百姓疲惫。遇到匈奴百姓，亦因担心他们的忠诚而不敢役使他们。如果杀掉全部匈奴百姓，这又与君父自许的君王作為相悖，表明反对征伐匈奴。

秦始皇没有接纳李斯的意见，他下令将领蒙恬率兵三十万人，沿著今日兰州市至鄂尔多斯市一段的黄河，北伐匈奴，企图夺取黄河河套以南之地。

次年蒙恬攻佔河套以南地区，从榆中（今甘肃省兰州市）沿黄河往东一直连接到阴山，划分成四十四个县，并设置九原郡，沿著黄河修筑长城，於险阻设置要塞。

其后，秦始皇又遣蒙恬渡过黄河去夺取高闕、阳山（即阴山）、北假一带地方，筑起堡垒，逐次向北推进势力。当时的匈奴单于头曼被迫北迁，秦军在外奔波达十餘年，并屯驻在上郡一地，蒙恬之名威震匈奴。

据考证，秦军迅速取胜的最大原因，就是普遍使用弩弓作远程武器。持弩的秦骑兵射击的準确度是匈奴人的弓无法比拟的，匈奴人的皮甲也抵挡不住弩箭强大的穿透力。对马背上的匈奴骑手而言，弩是最致命的武器。

中国著名的兵书经典《武经七书》指出，弩是对付古代游牧民族的最有效武器。由於弩的结构过於复杂，对匈奴人来说，他们很难装配或仿製。

為了充实河套以南新设郡县的人口，秦始皇下令将罪犯迁移至新郡县，当地被称為新秦。当年在西方出现彗星，為不吉之兆，故此秦始皇再下令贬謫执法不公的狱吏往新闢之地，以修筑长城及戌守南越地区。

据主父偃在《諌伐匈奴书》所言，蒙恬所戍之地地势低洼，而且是无法种植五穀的盐硷地，实在未能供给三十万戍卒的兵粮，故此必须仰赖内地的补给。

為了从黄腄（今山东省烟台市）和琅琊等沿海之地运送粮食至北方的黄河，原本仅一石的东西，必须花费三十钟（192石）。正因如此，秦朝百姓迫不得已肩负著沉重的负担。

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