唐皇朝的行政机构，承袭隋代，以三省六部制为核心，在这个基础上，依据历史的惯例与经验，再衍生出一些具有执行、监察、侍从或其他功能的机构，共同组成唐皇朝的朝官制系统。
唐代的朝政决策与执行机构是中书、门下和尚书三省。总的说来，中书省负责发布诏令。中书省在唐代曾一度称为内书省、西台、凤阁和紫微省，长官中书令通常担任相职，参与军国大事的决策。其下属中书侍郎在唐代初期作为中书省长官的副手，在唐高宗和武后时，开始被任命为宰相。这种情况到安史之乱后成为惯例，因此中书侍郎在实际上也脱离了中书省的日常事务。
中书省最重要的诏令起草工作，唐代主要由中书舍人实际负责。中书舍人共有六员，还兼负宰相会议的秘书事务。由于起草诏令事关重大，实际上参与了军国政事，不仅需要较高的文学才能，也要有较好的政治才干，因此唐代十分重视中书舍人一职，其被视为文学之士担任的最高职务。此外，中书省还设置起居舍人二人以记录皇帝言行与诏令内容；通事舍人十六人以负责朝见礼仪和传达诏命；右散骑常侍、右谏议大夫、右补阙和右拾遗各二至六人的谏官，以对国家政事提出批评和建议。
门下省，在唐代一度被称为东台、鸾台和黄门省。负责对诏令的审议与封驳，即拥有封还皇帝诏书和驳回臣下章奏的权力。这一职权唐代实际上主要由门下省官员给事中行使，给事中一般设置四人。门下省长官侍中和副长官门下侍郎通常兼任宰相之职。虽然对诏令照例进行审议并署名，但较少行使封驳职权。唐玄宗时，李乂任黄门侍郎（即门下侍郎），“乂在门下，多所驳正，开元初，姚崇为紫微令，荐乂为紫微侍郎，外托荐贤，其实引在己下，去其纠驳之权也”。可见门下侍郎行使纠驳权，由于职高望重，对中书省（紫微省）诏令的颁布有一定的牵制作用，以致中书省长官亦不得不有所顾忌。门下省和中书省一样也设置谏官，包括左散骑常侍、左谏议大夫、左补阙和左拾遗各二至六人，以负责对朝廷各项决策的得失进行评论和建议。此外，与中书省相对应，门下省还设起居郎二人，负责朝廷政事的记录和皇帝言行与诏令的记录整理。
为了便于决策活动的进行，中书、门下两省还分别设置一些下属机构与官职。其中较重要的有：中书省下属的集贤殿书院和门下省下属的弘文馆，这两个机构收藏有大量图书，具有皇家图书馆的性质，可供皇帝、宰相和其他官员参考。史馆，初属门下省，后属中书省，负责国史的修撰。符宝郎，属门下省，负责各种印鉴符节的掌管。
尚书省是唐代的全国最高行政机构。在唐代初年，尚书省长官左右仆射为正宰相，因此尚书省既是朝政决策机构也是最高行政机构。但到唐中宗时，由于皇朝内部的权力再分配，尚书仆射被排斥于宰相之外，因此尚书省成为单纯的朝廷行政机构。唐代尚书省的总办公机构称为都省，“掌举诸司之纲纪，与其百僚之程式”。负责尚书省各类文书的审核、签发与存档，指导六部诸司工作。都省事务由尚书左右丞和左右司郎中、员外郎主管。而尚书省的长官左右仆射，在唐代中期以后，多成为授予大臣的荣誉职衔，并不具体负责尚书省日常事务。
尚书都省之下设吏、户、礼、兵、刑、工六部，每部之下又辖四司，共为二十四司。吏部主要负责官吏的铨选、考课、封爵和勋赏；户部主要负责户籍、土地、赋役、仓储和市易；礼部主要负责科举考试和礼仪、祭祀；兵部主要负责军队的管理和训练；刑部主要负责刑狱和财政审计：工部主要负责国家土木工程和屯田、水利。六部的长官为各部尚书，副长官为各部侍郎，而诸司的长官为各司郎中，副手为各司员外郎。尚书省六部二十四司的任务，是上承皇帝和宰相等最高决策集团所颁布的诏令，把它们拟定为具体实施的政令，再颁发给朝廷的九寺五监及地方各府、州、县具体执行。另外，六部诸司还负责检查和处理朝廷各部门和地方府州向尚书省申报的一般行政事务。因此，朝廷的太常、光禄、卫尉、宗正、太仆、大理、鸿胪、司农、太府九寺，以及国子、少府、军器、将作、都水五监，实际上是接受尚书省指令的下级事务机构。正如唐代史学家苏冕所说：“九寺、三监……是王者之有司，各勤所守，以奉职事，尚书准旧章立程度以颁之。”九寺的长官称为卿，总称为九卿，其副手为少卿和丞。国子监的长官称为祭酒：都水监的长官称为使者；少府、将作、军器监的长官都称为监。九寺五监的职权范围，上承尚书省六部诸司，且与六部有大体固定的对应关系。按照唐代的“故事，诸司、诸使及天下州府有事，准令式合申省者，先申省司取裁”，“然后施行”。这里的诸司即指九寺、诸监、诸卫，省司即指尚书省六部二十四司。由此可见唐代前期尚书省在国家行政系统中的枢要地位。
为了使官吏系统有效而正常的运转，除了建立各种与决策和行政机构有关的制度外，还必须对各级官吏进行有效的监督与制约。为此，唐代承袭前代制度，建立御史台，以监督各级行政机构对国家政令的实施，以及对违犯朝廷法纪和律令的官吏进行纠举和弹劾，即“以刑法典章纠正百官之罪恶”。唐代御史台的长官为御史大夫，副长官为御史中丞。唐代中期以后，御史大夫职位崇高，不常设置，御史中丞成为实际上的御史台长官。
御史台的下属机构是台院、殿院和察院，分别由侍御史、殿中侍御史和监察御史任职，统称为三院御史。唐代规定，侍御史设置四人，主要职责为纠察弹劾百官和参与审讯重大案件，其中年资最深者一人，还负有处理御史台内部日常事务的职责。殿中侍御史设六人，主要掌管百官朝见皇帝的序列班次，以及负责京城左、右巡，纠察其管辖区域内的不法之事。监察御史设十人，主要负责“分察百僚，巡按州县，纠视刑狱，肃整朝仪”，职责更为繁多。但就监察御史的主要职责来说，以分察和分巡最为重要。所谓分察，是指监察尚书省六部，并可列席尚书省会议。分巡，是出使巡察地方州县，把各地的“长吏政俗、闾阎疾病、水旱灾伤，并一一条录奏闻”。从御史台的职权来看，虽然十分繁杂，但其主要职责仍然是对整个官吏系统进行监察和对不法官吏进行弹劾。
在唐代的朝廷官制系统中，中书、门下两省与尚书省六部、九寺五监、御史台一起，共同构成一个完整的朝政决策一执行一监察系统，是唐皇朝的核心机构。在这些核心机构之外，还有一系列辅助机构，多属皇家宫廷机构性质，直接为皇室宫廷服务。它们主要包括秘书、殿中、内侍三省和东宫官吏。其中前三个机构虽然也称为“省”，但其地位实际与寺监相等，其长官亦均称为“监’，副长官称为“少监”。
秘书省是掌管皇家图籍档案的机构，除设置监、少监和丞的官职负责省事外，还设立秘书郎掌管皇家的经史子集四部图书的抄写贮藏，校书郎负责校雠典籍。此外，负责天文历法的太史局（又称司天台），一度也属于秘书省管辖。殿中省下辖尚食、尚药、尚衣、尚舍、尚乘、尚辇六局，负责皇帝的衣食住行与医药。内侍省则是宫廷宦官和宫女的管理机构。东宫官是皇太子的下属宫廷机构，其设置模仿朝廷的结构：其太子方师、太傅、太保（总称三太）和太子少师、少傅、少保（总称三少）是太子的导师，另设太子宾客作为太子侍从官，这些职官都没有具体职掌。设詹事府总管东宫官吏和政事，相当于中书门下和尚书省六部。设左春坊负责侍从规谏，相当于门下省之职，右春坊负责文书启奏，相当于中书省之职。此外，在左春坊之下设崇文馆，掌图书经籍；司经局掌校刊经史；典膳局、药藏局、内直局、典设局和官门局，负责太子的衣食住行。以上这些机构，与弘文馆、秘书省、殿中省大体对应。另外还设立东宫三寺，即家令寺、率更寺和仆寺，负责东宫具体事务的执行，也与九寺五监相对应。虽然东宫官职庞大繁多，但实际上多为闲职。
在文官系统之外，唐代还设有武官系统。由于唐代前期实行府兵制度，所以在朝廷设立十六卫。十六卫的名称，唐代前期变化甚多，到唐玄宗开元时方大体上固定为左右卫、左右骁卫、左右武卫、右左威卫、右左领军卫、左右金吾卫、左右监门卫和左右千牛卫。其中前十二卫均管辖府兵，只有后四卫不辖府兵，负责京城和宫殿诸门警卫以及皇帝的贴身宿卫。每卫设大将军一人和将军二人统率，下有长史、录事参军总管各卫日常事务，仓、兵、骑、胄四曹分别负责俸禄、给养、考绩、宿卫、马匹、兵械等具体事务。十六卫直接统属于皇帝，但他们没有调兵的权力。需要命将出征时，一般由皇帝和宰相议定后，颁发诏令到兵部，由兵部再发下符契，与诏令一起同时颁下各折冲府或州郡发兵。除十六卫外，东宫官中还仿照十六卫建制设有十率府，各设率一人，副率一至二人统管，下辖一定数量的府兵，作为太子的禁卫部队。以上十六卫总称为南衙诸卫，因其官署均在长安、洛阳两京宫城之南的皇城内。
唐高宗时，由宫城北门玄武门禁军发展而来的北衙禁军开始兴起，逐渐取代南衙请卫的职能。南衙诸卫则由于府兵制的废弃，逐渐成为闲司，其长官大将军、将军也变为武官升迁的官阶，不再拥有实际职权。
最先设置的北衙禁军是左右羽林军，玄宗时设左右龙武军，肃宗时又设左右神武军，以上称为北衙六军，各设置大将军一人、将军三人统率。唐代宗时再以神策军列入北衙禁军行列，德宗以宦官任神策军左右护军中尉统率，因此神策军势力迅速发展，凌驾于北衙六军之上。唐代后期，北衙六军的大将军、将军等职也逐渐成为武官迁转的官阶，实际并无兵权。
唐代的地方行政系统，在唐代前期，采用州、县二级制。到唐代中期演变为道、州、县三级制，同时出现了新的二级行政区——府。
州的长官为刺史，其下属僚佐主要有上佐、判司和录事参军。上佐指长史、司马，没有具体职事，辅佐刺史处理州事，但又往往成为安排闲冗官员的职位。因此唐代后期的中、下州一般都不置上佐之职。判司指司功、司仓、司户、司兵、司法、司士六参军，与朝廷尚书省六部相对应，具体分管州的官吏考课、礼仪、赋税、仓库、户口、驿传、刑狱和工程水利筹各个方面的事务。录事参军则负责监察举劾本州六曹官吏，相当于朝廷御史台与尚书左右丞的职责。此外，唐代的州级官员还有经学博士、医学博士、市令等，分别负责学校、医药与市场交易。
唐代县的长官为县令，下设县丞、主薄和县尉，作为主要僚佐。县丞是县令的副手，相当于州上佐；主薄负责勾检稽失，监察官吏，相当于州录事参军；县尉负责管辖诸曹吏员、追捕盗贼，相当于州判司。唐代最盛的唐玄宗开元二十八年（740），全国有府州三百二十八个，县一千五百七十三个，可见唐代地方官吏系统的庞大。
随着时间的发展，唐代的地方行政机构也发生了一些变化，主要是府与道的出现。唐代把京都和曾作为陪都的州，为显示其地位的重要而称为府。府的设官与州相同，仅名称稍有变化，如其长官改称尹，副长官改称少尹等。此外，在边疆地区还设置都护府，以管辖广大边境区域，都护府的设官也与州相同，仅其长官称为都护与副都护。
道在唐代前期，是一种监察区。贞观元年（627），唐太宗“因山河形便，分天下为十道”。各道由皇帝不定期派巡察使或采访使巡视，监察地方官吏和了解各地情况。开元二十一年（733），唐玄宗“又因十道分为十五道，置十五采访使，检查如汉刺史之职”。唐代后期，道的长官观察使一般都兼任节度使，拥有军权，权力更大，形成大小不等的方镇。各个方镇管辖的行政区域也称为道，这样的道到唐宪宗元和时有四十七个。正如宋人洪迈指出：“唐世于诸道置按察使，后改为采访处置使，治于所部之大郡。既又改为观察使，其有戎旅之地，即置节度使。分天下为四十余道，大者十余州，小者二、三州，但令访察善恶，举其大纲。然兵甲、财赋、民俗之事，无所不领，谓之郡府，权势不胜其重。”道的长官的下属，有副使、行军司马、判官、使、掌书记、推官、巡官、衙推等一大批幕职官员。
唐代沿袭隋制，把官员分为九品，每品内又分为正、从，共为十八个等级。文官自正四品以下，武官自正三品以下，还分为上下阶，因此，唐代文官的散官实际上有三十个等级，武官散官等级是三十二等。这些等级总称为流内官，为正式文武官员。此外还有流外九品，实际上已属于吏员，不属于正式官员的范围。官员的散官称号与品级大致对应，表示官员地位与资历高低，作为升迁的序列。
唐代的品级与散官还与官员服饰等级制度相联系。唐代规定，三品以上官服紫，四品、五品服绯（朱红），六品、七品服绿，八品、九品服青。同时，唐代高级官员都有一个表示其身份的鱼符，以袋盛之，称为“鱼袋”。三品以上官的鱼袋以金饰之，称为金鱼袋。五品以上官的鱼袋以银饰之，称为银鱼袋。
唐承隋制，文武官员均可授勋官，共有十二级。按照规定，勋官可以与相应品级的公卿大臣处于同等班位。但实际上由于授勋过多，动以万计，因此无职事的勋官实际地位往往在胥吏之下，仅仅成为一种授予的官员荣誉称号。