秦始皇统一中国并建立了秦朝，首称皇帝，结束了多年的战国七雄混战，开创大一统的新局。由此，华夏族又被称为“秦人”。但秦朝巨耗民力与严刑峻法，享国十四年，三帝而亡，有说法“China”一词即源于“秦”字。秦末天下大乱，诸侯并起，最终刘邦击败了当时最强大的霸王项羽，统一天下，因刘邦曾被封为汉王，所建立的朝代便称为汉朝。在此这后，华夏族便又产生了“汉”这个族称，之前的“华”、“夏”、“华夏”或“秦人”等族称也继续存在。
汉朝有西汉与东汉两个时期，共计统治408年，该时期中国版图空前扩大，文化高度发达。此时汉族人口分布仍较为集中于黄河、淮河流域，占总人口的半数以上。长江中下游人口从东汉开始有所增长，占总数的百分之三十以上。从西晋末年永嘉之乱起，因数个北方游牧民族向中原南下建立政权，史称“五胡乱华”，尤其是在前赵和后赵时期的数十年里，民族矛盾尤为突出，迫使汉人大兴向南迁徙到长江中下游、珠江及中国东南部，史称“衣冠南渡”，据统计南下人口要占西晋各州总人数的八分之一以上。
当时，由于占据东北的鲜卑慕容氏接受东晋封号，并实行安置流民、设置侨郡等政策，使得黄河中下游不少汉人举族迁往辽东和辽西；而在西北，汉人张氏建立的前凉也招致人数不少的汉人西迁，其后续的政权也一并贯彻这项政策，令今甘肃、青海东部和新疆南部的汉人数量大为增长。由此到南北朝时便出现了一个汉族与其他少数民族杂居的情况。也是这个时期，汉人便成为这个民族的稳定的族称。
