全国统一之后，秦始皇派屠睢率领一支由流浪者、农民和小商人组成的军队，大举进攻南越和西瓯。秦军分五路进入岭南地区，遭到当地越人的顽强抵抗。秦军进展缓慢，一时无法降服越人，以至三年不能解甲弛弩，长期处于戒备状态，久而久之，给养供应发生了困难。

为了保证攻打岭南大军的后勤供应，秦始皇命令史禄负责转运粮饷。史禄继承秦国兴修水利事业的优良传统和经验，经过精心勘察规划，巧妙地在长江水系和珠江水系的关键地段，即湘江和漓江源头分水岭上，修建了著名的灵渠。史禄为解决行船的难题，在灵渠上修建了36座船闸，分段控制水位，使船只沿梯级上下，顺利通过两大水系的分水岭，把华中和华南联结起来。这一条设计精巧、工程艰巨的伟大航道，直到近代还在发挥它沟通南北的重要作用。就是在今天，它仍然在灌溉和发电方面继续发挥效益，这不愧是水利史上的一大杰作。

灵渠修成后，秦军加强了攻势，长驱直入，深入越人腹地，擒杀西瓯首领。在秦军强大军事力量的打击下，越人仍未屈服，他们逃入茂密的丛林中，利用熟悉地形、善于水战等优势，与秦军周旋，搞得秦军疲惫不堪，伤亡惨重，连主帅屠睢也丧了命。但秦始皇下定决心要平定岭南，不断增兵，终于在公元前214年彻底平定了南越，并在那里设置桂林、象、南海三郡。第二年，又迁徙50万刑徒戍守岭南，与当地越人杂处，共同开发南方地区。

在攻取岭南的同时，秦始皇派兵修筑通往云贵的道路，道宽五尺，称"五尺道"。秦军通过"五尺道"进入西南地区，迅速征服了当地少数民族，设郡立县，委任官吏统治这一地区。

经过重10多年的北御南征，秦始皇大大扩展了秦朝的疆域，秦的版图东临大海，西至今甘肃、青海，南抵南海，北到今内蒙古以及辽东，成为一个幅员辽阔、人口众多的大帝国。