兵馬俑大部分是采用陶冶燒制的方法制成，先用陶模做出初胎，再覆蓋壹層細泥進行加工刻畫加彩，有的先燒後接，有的先接再燒。火候均勻、色澤單純、硬度很高。每壹道工序中，都有不同的分工，都有壹套嚴格的工作系統。
兵馬俑制作工藝分為以下三種:
陶俑工藝
①陶俑的制作分三個步驟進行：第壹步先用泥塑成俑的大型(粗胎或初胎)；第二步是在俑大型的基礎上，進行第二次復泥並加以修飾和細部刻劃；第三步是將單獨制作的頭、手和軀幹組裝套合在壹起，完成陶俑的大型。
②制成的陶俑大型壹般是在陰幹後放進窯內焙燒的，焙燒的溫度約為1000℃。俑燒成出窯後，再壹件件繪彩，最終完成陶俑的制作。就陶俑的整體而言，制造方法是塑模結合、以塑為主。俑是在兵馬俑坑的附近就地燒造的，所用的泥土就是當地的黃土，再加石英砂調和而成的。
依據破碎的陶俑為我們提供的信息可以推測，陶俑的頭和手是用模子制成粗胎後再進行細部雕刻的。俑頭的制作多用合模法制成，就是將俑頭分為大致相等的前後兩半，分別用單片模制作，然後將兩片單模組合粘接在壹起成為頭的大型。合模線多數位於耳後，壹般比較整齊，沒有交錯結構的痕跡。與俑頭相連接的脖頸都是空心的。俑頭制成初胎後，再堆泥貼接耳朵、發髻、發辮、冠幘，並進行面部五官的細部刻劃。頭部雕飾的重點是五官、胡須和發絲。五官是在模制的基礎上再經過精心的雕刻、修飾來完成的，以表現人物不同的性格和心理特征。陶俑胡須和發型也是表現人物特征的重要方面，其刻劃手法也變化多樣，俑頭雖是模塑結合，但經過細部的雕飾後，模制的意味已經淡薄，很難找到兩個完全相同的面容。加上制作俑頭的模子有許多種不同的臉型，因而使陶俑的形象更加豐富多彩。也有學者根據對殘損陶俑做的實地考察提出，“千人千面”的俑頭並非用模具制造而成的，而是工匠直接對俑頭的捏塑，從而提出俑頭的造型並非標準化生產的觀點。
③陶俑的軀幹為純手塑制作。是先用泥做成粗胎後，再進行服飾衣紋、鎧甲、腰帶、帶鉤等細部的刻劃。陶俑軀幹的粗胎是由下而上逐段疊塑而成的，其工藝過程大致可分為六個步驟：第壹步先制作陶俑站立的足踏板；第二步塑造俑的雙腳；第三步接塑雙腿及短褲；第四步塑造陶俑的軀幹；第五步陰幹陶俑軀幹的大型後，粘接俑的雙臂；第六步插接俑的雙手。
上述六個步驟完成俑的大型後，再進壹步細致雕飾。陶俑衣服的紋樣是在俑軀幹的粗胎上覆壹層細泥後進行雕飾的；鎧甲、腰帶、帶鉤等則是在俑的粗胎上直接雕刻的。陶俑的軀幹及四肢經過精心而細致的雕刻後，再把單獨制作的俑頭安裝上，就完成了陶俑的整個造型。
彩繪工藝
①兵馬俑坑出土的陶俑原來都是彩色的，出土時彩色大部分已經脫落，陶俑身上僅存斑駁殘跡，殘存顏色較多的個別俑色澤如新。通過對陶俑身上色彩的分析，可以大體了解秦俑各種服裝色彩的特點，為研究秦代的服色及軍服裝備情況提供了寶貴的實物例證。
通過對已出土的陶俑身上服飾彩繪顏色的初步統計和分析得知，秦俑的服色種類很多，上衣的顏色有粉綠、朱紅、棗紅、粉紅、粉紫、天藍、白色、赭石色等，領、袖、襟邊等處還鑲著彩色邊緣。褲子的顏色壹般為粉綠色，還有紅色、天藍、粉紫、白色等。總之，秦俑的服色色彩艷麗，但沒有統壹顏色。在眾多的顏色中，粉綠、朱紅、粉紫、天藍四種顏色使用的最多，因此這四種顏色應該是秦俑服飾的主要色彩。化驗表明這些顏色均為礦物質。紅色由辰砂、鉛丹、赭石制成。綠色為孔雀石，藍色為藍銅礦，紫色為鉛丹與藍銅礦合成，褐色為褐鐵礦，白色為鉛白和高嶺土，黑色為無定形炭。這些礦物質都是中國傳統繪畫的主要顏料。秦俑運用了如此豐富的礦物顏料，表明2000多年前中國勞動人民已能大量生產和廣泛使用這些顏料。這不僅在彩繪藝術史上，而且在世界科技史上都有著重要意義。
②從俑坑出土陶俑的服色看，官吏與壹般戰士的服色無明顯區別，不同兵種之間的服色也沒有區別。因此，可以說秦代各兵種都沒有專有的服色，而且每壹兵種中的眾多成員的服色也是多種多樣而沒有統壹的顏色規定。這種情況壹直延續到西漢初年。這是因為，雖然舊的制度摧毀了，但新的封建制的服飾等級制度尚未完全確立起來，因而從戰國經秦王朝直到西漢初年，在衣服的顏色和質地等方面都表現出了多樣性的特點，各等級人們之間在服色和衣服質地上並無嚴格的等級限制，這壹歷史時期的特點也反應在了兵馬俑身上。
③秦俑彩繪技術也有許多獨到之處。壹般在彩繪之前對陶俑表面先進行處理。由於陶俑是沒有釉的素陶，具有較多的毛細孔，表面不能滑潤。而彩繪則要求毛細孔不易太多，也不能太少，表面不易太滑，也不能太澀。為了達到這壹要求，陶俑在燒造之前表面似用極細的泥均勻塗抹，並加以壓光，減少了毛孔，又提高了光潔度，同時在陶俑燒造之後，似進行了化學物理處理。從陶俑陶片斷面觀察，也證明了陶俑燒造之前表面曾用細泥塗抹，有的部位不只塗抹壹次，陶俑表面還塗有壹層薄薄的類似以膠質的物質，表面塗膠減少了陶俑兩者緊密地粘接起來，使之彩繪不易脫落。彩繪技法則是根據不同部位采取不同的方法。壹般陶俑的顏面、手、腳面部分先用壹層赭石打底，再繪壹層白色，再繪壹層粉紅色，盡量使色調與人體膚色接近。而袍、短褲、鞋等處的彩繪則是采取平塗壹種顏色，只是在衣袖與袖口、甲片與連甲帶之間運用不同的色調作對比，更顯示出甲衣的質感。有些胡須、眼眉的處理，則是用黑色繪成壹道道細細的毛發。
總之，彩繪工序復雜，手法多樣，著色講究，充分顯示了彩繪的層次和質感，使雕塑與彩繪達到相得益彰的藝術效果。其中有些彩繪技法為漢代所繼承。陶俑、陶馬彩繪嚴格模擬實物，但在色調的掌握上以暖色為主，很少使用冷色。紅、藍、綠等色調的使用，巧妙地表現出秦軍威武。
陶馬工藝
①壹、二、三號坑出土的陶馬，有戰車用的車馬和騎兵用的鞍馬兩種，這些馬的制作工藝過程是先把馬的頭、頸、軀幹、四肢及尾、耳等分別制作後拼裝粘合成為粗胎，再經過二次覆泥修飾、雕刻成型，陰幹後入窯焙燒，最後彩繪，完成陶馬的制作。
②陶馬出土時，馬頭已從合縫處破裂，合縫面上殘存著粘泥的遺跡，證明馬頭是用模具制成的。馬頭有寬、窄兩種，各自作法不同。窄狹型的馬頭，合縫線位於馬頭的正中，左右兩片大小相同。每片的內側都有按壓、錘打的凹窩，說明它們是用模具制作的，然後將兩片粘接合在壹起制成馬頭。所有的馬均張口作嘶鳴狀，馬口的下頷是單獨捏塑，並經舌和牙齒的刻劃後，再粘接在馬頭下部的。寬博型的馬頭，是由五塊泥片拼合粘接而成的，即左、右兩側的面頰各壹片，馬頭的三片均系手塑。將上述五片拼合粘接在壹起後，在內側合縫線上壹般都要覆泥進行加固。
馬頭上的附件如馬耳、飛鬃的大小、長短和厚薄都不壹樣，且上面留有用刀削刮、刻劃的痕跡，說明這些附件都是單獨捏制後再與馬頭連接的。陶馬的頸部中空，體腔中空，從破裂的合縫看，這些都是由不同形狀的泥片拼合而成的，而所有的泥片合縫處，都在內側覆有壹層硬泥，經過錘打使接茬牢固。陶馬體腔內部遺留有成片的麻布紋和細繩紋，以及直徑約5厘米的圓形錘窩，說明錘打時襯著麻布或麻繩的編織物。
馬腿和馬尾也是單獨用手工制成的。陶馬的各個部件分別做好後，即進行拼裝組合。其順序是由腿到體腔，再接上頸、頭、尾，從而組成馬體的大型。每匹陶馬重達245公斤，在拼裝組合的過程中需要借助支架的支撐才能防止馬體變形。
③組合後的陶馬還要對其外表進行壹些細部修飾。軀幹的外部塗壹層細泥，經過打磨使表面光滑平整，顯得馬體肌肉豐滿：在馬胸部堆貼泥塊，雕刻出凸塊狀胸肌；雙肩處覆泥較厚，以顯示肩胛的高大寬博；馬的立鬃為高浮雕，上面用篦狀工具劃出細細的鬃毛。
騎兵的鞍馬比車馬的雕飾略為復雜，在馬背上要堆泥雕出高浮雕的鞍橋、淺浮雕的鞍韉，鞍上的流蘇及肚帶、鍬等細部裝飾，這些都是用減地法或貼泥條法雕成的。鞍上壹排排鞍釘及細部的紋飾用陰線顯示。由於運用了不同的雕刻技法，使鞍韉造型十分逼真。陶馬的四肢經過細致地刻削打磨，圓的地方溜圓有光澤，扁的地方棱角分明，皮肉、骨節的關系都表現得十分清楚。