吴黄武八年（），孙权称帝。此后，皇帝为最高的军事统帅，其下，由丞相或官阶较高的大将军等加“领中外诸军事”或“督中外诸军”，以负责统领指挥全国的军队。

孙吴的中央直辖军，也称中军，以宿卫军为主，有羽林、武卫、虎骑等营，其成员大多由孙氏的故将所领部曲组成，统率宿卫军的将领，称为督或将军，多由孙氏家族的子弟担任。宿卫军中，还保留了汉代的五营兵，其将军为五营督或五校督。孙吴的统军将领中，以骠骑、车骑和卫将军的官阶较高，征、镇、安、平将军次之。其次，吴国领兵将领的官职多以督命名，督的名称很多，统领中军宿卫军以外各部者，有京下督、无难督、水军督、骑督、前督、左部督、右部督、升城督等。统领外军者，一般将所在地的地名，冠于督前，如西陵督、公安督、巴丘督、濡须督等。地方州郡，也实行双轨制建制，地方官兼有军职者，其所统领的中央军，称外军。另外还有地方军。孙吴实行世袭领兵制，地方官不论是否兼领军事，都保留有自己的部曲兵，可以世代承袭。

为了加强长江防线的警戒，孙吴袭用了汉代的烽燧制度，沿江设有守望、报警和通讯设施。其报警通讯情况，据《太平御览》称：“引烽火以炬，置孤山头，皆缘江相望，或百里、或五十里、三十里，寇至则举，一夕行万里。孙权时，令暮举火于西陵，鼓三竟，达吴郡、长沙。”可见孙吴沿长江军事防御系统，是较为完备的。

孙吴的军队，由水、陆军组成，以水军为主，陆军为辅。陆军之中，又含步、骑两个兵种。全国的兵力，约万左右，舰船共有余艘。

从基本的国策出发，孙吴的作战方针以战略防御为主，凭借长江为天然屏障。为了对付国内外的敌对势力，孙吴经过长期经营，建立了一支强大的水军，布置在长江一线。为了武装水师，在侯官（今福建闽侯）设有规模宏大的造船厂，造船技术很高超，所造的运输船，大者长达余丈，载重量可达万斛。所造的战船，有上下五层，可载士卒人。孙吴在濡须口（今安徽巢县东南）和西陵（今湖北宜昌）建立了水军基地，以重兵防守。水军训练有素，战斗力很强，曹魏、蜀汉的水军均非其敌手。在孙吴同魏、蜀两国所进行的几次大战中，都是依靠这支强大的水军取胜的。曹操死后，魏文帝和魏明帝都企图渡过长江向南扩展，但面对长江天堑和吴国的强大水师，或望而却步，或无功而返。

孙吴军队的来源，开始主要由大族的部曲家兵，以及招募和收降的敌兵组成，当时还谈不上兵役制度。孙权执政后，仿曹魏之制，实行了世兵制，兵民分离，各立户籍。凡列入军籍者，均世代为兵。但孙氏的世兵制与曹魏的士家也有所不同。曹魏的军户，大都集中于中央政府所在地，实行统一管理，士卒与家属分离，因而有轮休制度。孙吴的军户，一般要随军，由各统兵将领分管，家属往往集聚于驻军附近。

由于江东的人口稀少，孙吴又以战略防御为主，收降兵的机会不多，所以兵源严重不足。在吴国的辖境，今江、浙、皖、赣的山区中，散布着大量的古越族，当时称为山越。这是一个巨大的人口资源。孙吴政权在稳固了对江南的统治后，曾连年向山越用兵，虏掠来的人口，“强者为兵，羸者补户”，既扩大了兵源，又增加了劳动力。据载，孙吴的总兵力中，一半左右来自于山越，特别是步兵，主要是由山越人组成的。

孙吴政权是依靠南北士族的支持建立起来的。当孙坚父子创业时，许多世家大族的代表人物，都是带着私家的部曲来投靠的。到孙氏政权建立后，这些世家大族便成了开国的功臣。孙吴政权为了保障他们的特权，建立了世袭领兵制，即将这些世族官僚所统领的军队，用国家的名义赏赐给他们，可以世代相承。这些军队，名义上虽属国家，实际上已具有私人武装的性质，与部曲家兵无异。在实行世袭领兵制的同时，孙吴还实行了奉邑制及复客制，即赏赐给统兵的将领若干县邑和若干劳动人口，用其租赋的收入供给所领的军队。孙权称帝后，为加强中央集权，赏赐给部下的领兵越来越少，世袭领兵制逐渐衰落，奉邑制也随之消失。

孙吴也行屯田制，有军屯、民屯两种。军屯由驻外地的部队屯垦，民屯则主要由被驱赶出山的山越承担。屯田的收入，一部分以供军需。在孙吴境内，对人民的赋税征收，仍然是军队粮秣衣着供给的重要的来源之一。