畜牧业继续向前发展，其重要特点之一是以养马业为基干的大规模国营畜牧业的勃兴。战国以降，封建地主制经济逐步形成，并进而建立起中央集权的统一帝国；在北方则有以骑马为特征的强大游牧民族的崛起。为了对内加强统治，尤其是为了对付北方的游牧人，由国家直接掌握大量战马，以建立和保持一支有迅速应变能力的常备军，是十分必要的。战国时各国的战骑辄以万计、十万计。《睡虎地秦简》记载了放牧牛马羊等官畜的责任制度、廪食标准和奖惩办法。对农民所授份地普遍征收刍稿，显然也是为了饲养官畜。统一后的秦国，设有专管车服舆马的太仆，位列九卿，又设六牧师令掌边郡养马。汉承秦制。西汉时“太仆牧师诸苑三十六所，分布北边西边，以郎为苑监，官奴婢三万人，养马三十万匹”。到了汉武帝时增至四十万匹。除西北边郡设置牧苑外，在京畿和内地的郡国，官牧也相当普遍。为了发展和改良西汉的骑兵，适应战争的需要，汉武帝还先后从西域引入大宛马和乌孙马，以及饲料作物苜蓿，在当时的西北牧区（今陕、甘一带）进行大规模的马匹选育和改良工作。同时引进的还有驴、骡、骆驼等。并利用远缘杂交，培育出驘和駃騠等家畜。《说文》：“驘，驴父马母”；“駃騠，马父驘子也”。驘，是骡的古名，它是公驴母马杂交所生的*种杂**；駃騠，是公马母驴杂交所产生的*种杂**。东汉时期西北边郡国营牧场缩小，但开辟了云南四川的新牧场。东汉桓帝时，还引进了著名的果下马。对于良马的追求，促进了相马术的发展。汉代出现了以相马立名天下的相马名家黄直、陈君夫，并有相马专著的问世。东汉的马援在西汉相马家东门京铜马的基础上，利用从南方民族所获的铜鼓，在洛阳宫中创制铜马，铜马“高三尺五寸，围四尺五寸”，铸为马式（良马标准型）。西方一起到十八世纪才有类似的铜质良马模型问世。
民营畜牧业仍然是发达的，在不同条件下有着不同发展方向。贵族地主饲养着大量牲畜。汉代地主一般有较大畜群。甚至“原马被山，牛羊满谷”（《盐铁论·取下》）。在商品经济刺激下，部分地主走上主要经营畜牧业的道路。个体小农饲养畜禽也相当普遍，但规模较小，主要提供农业生产所需要的肥料和动力，日益走上小规模经营，为农业生产服务的轨道。由于秦汉之际战争的破坏，汉初畜牧业一度呈现凋敝状态。为了扭转这种局面，汉政府实行鼓励民间畜牧业发展的政策，到了汉武帝初年，“众庶街巷有马，阡陌之间成群”（《史记·平准书》）；“牛马成群，农夫以马耕载，而民莫不骑乘”（《盐铁论·未通》）。汉代民营畜牧业中，出了一个养羊能手，他的名字叫卜式。他曾经自己养了百余头羊，十余年后，则发展到了一千多头，后被朝廷发现，任命他为负责养羊的官，一年多后，“羊肥息”，得到了上面的嘉奖。他在总结自己的养羊经验时说：“以时起居，恶者辄去，毋令败群。”这一经验之谈，被称为“卜式养羊法”。
汉代兽医的分工越来越细，出现了专业马医和专业牛医。阉割术得到了进一步的发展。汉代以前去势用火骟法，就是用烧红的烙铁烙断血管，摘除辜丸。这种方法的优点是止血可靠，缺点是使组织形成烧伤性坏死，创口长期不易愈合，影响使役。汉代出现水＃法，韩信*队军**中的战马可能采用水骟法。具体作法是：将马横卧保定，术部消毒，左手擒住*丸睾**向下拉至最低位，右手以阉割刀在千斤金穴处割开阴囊皮肤和总鞘膜，挤出辜丸。以左手擒住*丸睾**，右手推起皮膜，将血管和腱索分离开，距*丸睾**五寸处用刀割断精索和提辜肌（腱），于三寸处用拇指甲刮挫血管，并加以滚扭，直到血管被刮挫自动断裂，这样断口不整齐，易于自动闭锁止血，再用冷水冲洗净血污，用炒盐和食油灌注于创口内，防止发炎化脓。手术后，放起牲畜，缓慢牵遛，直至血不下滴为止。