汉朝的军事通信，通常是烽火通信和邮驿通信并举。
两汉有着发达的烽火通信设施。考古学家们近年来在新疆、甘肃、内蒙古一带，发现了汉代北部的烽燧、亭障和长城遗址多处，这些设施分布长达两万多里，形成一道坚固的北境城防。我国著名历史学家翦伯赞说：“在汉代沿长城全线西至罗布泊沙漠，直达克鲁库特格山麓，皆列置堡垒烽燧，即汉书上所谓亭障，以为瞭望敌人及传达烽火信号之用。”“万里相望，于是中国的西北，筑成了一条坚强的防线”。我们至今在往日的丝绸之路沿途，尚可看到当日的这些军事设施的遗址：一座座烽火台巍然高耸，附近还常有当年边防人们所住的小城遗址，构成一幅幅壮丽的图画。
所谓“烽”、“燧”，都是点燃易燃物发出亮光的通信标志。汉朝时候，一般说是“五里设一燧，十里有一燉，三十里一堡垒，一百里一城寨。烽燧是系列军事设施的最基层的单位。这些烽燧，常常设在靠近水源、地势较高便于瞭望的地方。
怎样利用烽火来通报敌情呢？汉朝对此有严格的规定。一般说，烽是指在五丈多高的土台上置一烽竿，类似汲水的桔槔。烽竿上缠上纺织品，平日放下，遇有敌情立即举起，称为“表”，一般为白色，便于醒目。夜晚看不见，便点燃成火炬，称为“烽”。一般在烽火台旁总是随时准备些燃放烟火的积薪。
在现存的汉简中，我们可以大致了解当时烽火的信号。假如发现有敌人一人或数人犯塞，则焚一捆薪，举起两个烽火。如果发现的是10人以上的敌军进犯，除举火外，还须将烽高高扬起。假如是500或1000名敌人来犯，则除焚薪外，需举三烽。这些预先约定的信号，可以使军内迅速而准确地知道敌情，以作必要的准备。
除上述规定外，尚有一些其他规定。如规定，敌人入塞，举放烽火时，所有边亭负责尉吏都必须到位，并及时将敌人入攻人数和到达部位，报告上级都尉府。若遇大风大雨，施放烟火不成，则必须及时派出快马“亟传檄台，人走马驰”，报告上级。若敌情万分危急，或敌已攻下烽火亭障，该亭不能按时举火，则应由相邻亭台点火，依次通报下面的烽火台。一些汉简中还反映，边境有警，边塞县的屯田官吏，还有责任组织百姓转移，驱赶牲畜，脱离险境。
据历史记载，汉武帝时卫青、霍去病与匈奴作战，以烽火作为进军号令，一昼夜就可使河西的信号传至辽东，远达数千里。当时人用诗来形容当时信息传递之迅速说：“候骑至甘泉，烽火通长安”。甘泉在今陕北，离汉都长安大约300公里，烽火通信迅速可达，可见当时军事通信的效率极高。
中国有句俗话说：“军令如山倒”。两汉时，边境烽火警报对屯驻官兵来说，无疑是至上的命令。《史记·司马相如传》记载说：当时“边郡之士，闻烽举燧燔〔fan凡〕，皆摄弓而驰，荷兵而走，流汗相属，唯恐居后。触白刃，冒流矢，义不反顾，计不旋踵”。汉文帝时名臣贾谊形容当时边疆的将士，在敌情严重时，日夜不眠，将吏都穿着甲胄，随时听命待发(《汉书·贾谊传》)。西汉名将赵充国对这些烽火制度有很高的评价，认为“烽火幸通”是“以逸待劳”的好办法(《汉书·赵充国传》)。有一件居延出土的汉简生动地描述了当时因烽火信号及时，汉朝军队避免损失的情况：“在早晨五点钟……临木燧的士兵，举起了信号旗，并燃起了一个信号火堆。敌人后来向西北方向撤退，没有造成损失”(《简牍研究译丛》，据英国学者鲁惟一的翻译)。
烽火的军事通信，在当时内地也在广泛运用。笔记小说中曾记载东汉光武帝时曾派将军刘尚攻打武溪夷，夷首领田氏兄弟三人各守一城，共约以烽火为号。有一天，老三钓得白鳖，竟然举烽请二位兄长赴宴，共品美味。当刘尚大兵来讨时，老三再举烽火，两位兄长以为仍是鸡毛细事，再不着急来救。老三孤军作战，终至败死。这个例子说明其他朝代也有“烽火戏诸侯”那样的人，也都落得身败名裂的下场。
汉时广泛运用烽火作为军事通信的同时，一般的邮驿军事通信也还是很重要的，常常相辅相成。军事机构之间的通信使者，一般由戍卒担任。他们有时作为烽火通信的补充：当天阴雨湿烽火一时不能燃起时，军方便立即派出飞骑或快跑步递向兄弟堡垒传递情报。汉时留下的一份烽火台规则《塞上烽火品约》提到：匈奴人入塞，天大风或雨，烽火不燃者，亟传檄告，人走马驰以疾。就说的是上述意思。