公元前221年，秦始皇統一全國。他廢除分封制，實行郡縣制，建立了中央集權的專制帝國。他統一了文字、貨幣、度量衡、車軌等，又北修長城抵禦匈奴，南鑿靈渠開發嶺南，為安定中原地區、保障社會生產發展作出了貢獻。但由於他過度地奴役人民，實行暴力的統治，所以他死後不久，人民即揭竿而起，爆發了中國封建社會第一次農民大起義，秦朝很快滅亡。

秦朝滅亡後，起義軍中項羽和劉邦兩大勢力為了爭奪天下，進行了長達4年的楚漢戰爭。這中間，申陽曾攻佔了洛陽，被項羽封為河南王，後降劉邦。項羽敗亡後，劉邦建立漢朝，初都洛陽5個月，後建都長安。史稱西漢。西漢末，政權被外戚王莽篡奪，建立“新朝”。不久，綠林、赤眉起義爆發，推翻了王莽。後來，農民為劉氏宗室劉秀所敗。公元25年，劉秀重建的漢朝都洛陽。史稱東漢。

東周末年，今偃師境內已置偃師、緱氏二縣。秦時，偃師、緱氏均屬三川郡。西漢時期，仍置偃師、緱氏二縣，又有平縣（故城在偃師西北25裡），同屬河南郡。新莽時期，改偃師為師氏縣、緱氏為中亭縣、平縣為治平縣。東漢時恢復西漢建制。

兩漢時期是中國封建社會第一個繁榮時期。中央集權的封建專制制度得到鞏固和加強，疆域擴大，農業生產得到很大發展，手工業和商業也日漸繁榮。在這樣的基礎上，文化也得到發展，各方面都卓有成就，而且各民族友好往來，“絲綢之路”開闢，加強了中西方之間的經濟文化交流。

最後應該特別指出的是，東漢建都的洛陽，乃漢魏洛陽故城，其城址的絕大部分，在今偃師境內的首陽山鎮和佃莊鎮。由於漢代的興盛，東漢國都又在這裡，偃師地區這一階段的歷史自然是豐富多彩的。