隋朝確立了中書省、門下省、尚書省三足鼎立，尚書省分吏、戶、禮、兵、刑、工六部分曹辦事的製度。唐朝官制在隋朝三省六部的基礎上進一步得到完善和健全。唐朝的三省六部最顯著的特點就是稱為擔任宰相職務的官員數量顯著增多，在一定程度上分散和削弱了相權。
從名義上講，中書、門下、尚書三省長官同為宰相，但因唐太宗在即位前曾任過尚書令，所以無人敢再擔任此官，遂以其副職左、右僕射為尚書省長官，與中書省長官中書令、門下省長官侍中並為宰相。唐太宗時，因中書令、侍中位高權重，不輕易授人，於是又常以它官加“參議朝政”、“參預朝政”、“參知政事”、“參議得失”等名號作為實際上的宰相。後來又有以“同中書門下平章事”、“同中書門下三品”（代宗時改為二品）的頭銜行宰相事的。這樣一來，尚書僕射如不加“同平章事”，反而不能參與宰相機務了。
三省長官各有官署，但遇軍國大事需共同商議。唐初他們的議事地點在門下省，稱政事堂。高宗時，政事堂改設在中書省。玄宗時，政事堂改稱“中書門下”，並設置吏房、機務房、兵房、戶房、刑禮房等五房，分曹辦事。這樣原來僅是宰相議事處所的政事堂便發展成一個宰相的辦事機構，以五房處理日常行政事務。肅宗以後，“中書門下”又簡稱“中書”，與中書省不同。政事堂是朝廷的決策機關，凡全國軍政機要及五品以上官員的任免升降，都在這裡議決。唐朝宰相一般有數人擔任，多時曾達十餘人，其中有一位是首席宰相，稱為“執政事筆”。安史之亂後，改為宰相們輪流擔任首席，十天一更換；德宗時又改為每日一更換，想以此防備宰相專權，但實際作用有限。
唐朝中葉以後，又有以中書令、侍中等宰相虛銜授與地方藩帥的做法，以示恩寵。這樣的地方大吏如來朝廷任職，為了與真宰相區分，便在官稱前加“檢校”字樣。唐朝也有“三師”、“三公”等稱號，不過同隋朝一樣，是屬於恩寵性的贈官，授予德高望重的元勳重臣。
唐朝的三省六部體制已經十分完備，各個部門職責明確，部門之間相互配合，又相互牽制；各種職官分工細密，職責分明。又恢復了三省的傳統名稱：內史省仍稱中書省，內史令仍稱中書令，門下省的納言仍稱侍中。三省之間的分工是：中書省制定政策，草擬詔敕；門下省審核復奏；尚書省頒發執行。如果中書省所擬詔敕有失當之處，門下省有權予以封駁，要求重擬。對於各部門呈上的重要奏章，必須通過尚書省交門下省審議，門下省認可後，方准送中書省呈交皇帝批閱；如認為有不妥之處，可駁回修改。由於中書、門下二省官署位於尚書省之北，所以二省合稱“北省”，而尚書省被稱為“南省”、“南宮”。
中書省以中書令二人為長官，又以中書侍郎二人為副長官。門下省以侍中二人為長官，又以門下侍郎二人為副長官。尚書省以尚書令一人為長官，但此職例不授人，而以其副職左、右僕射為實際長官。尚書省的官署又稱尚書都省、都堂。左右僕射下有左右丞各一人，主持省內事務。
尚書省下轄吏、戶、禮、兵、刑、工六部。部的長官為尚書，副長官為侍郎。每部下轄四司，司長官為郎中，副長官為員外郎。唐代六部分為三等：吏、兵為前行，刑、戶為中行；禮、工為後行。各部官員的升遷即按後、中、前的次序遞進，這就造成中唐以後六部尚書成為官員遷轉的資歷，不一定表示實在的職務。