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文武天皇即位后不久，就开始了新律令的编纂事业。参加的编纂人员以天武天皇的皇子刑部亲王为首，藤原不比等、粟田真人、下毛野古麻吕、伊岐博德、伊余部马养、萨弘恪等通晓法典、学问以及了解唐王朝情况的官人皆在其中。新律令以唐王朝的永徽律令为范本，令完成于文武四年（700），律的完成是在大宝元年（701）。因新律令于大宝年间开始实施，故称之为“大宝律令”。
大宝律令有律6卷，令11卷，现已散佚，只能根据后世的《令集解》等史料复原其中的一部分。在律令体制下，天皇的权力不受律令的法的约束，律令中也没有限制天皇权力的规定。天皇握有国家的官制权、官吏任命权、军事权、刑罚权、外交权以及与王位继承有关的大权。
不过，在律令体制下，太政官被赋予了审议国政的权力，这在一定程度上间接地制约了天皇的专制权力。
文武五年（701）三月，对马岛贡金，以此为契机，中央朝廷制定年号为“大宝”。同时，开始依照新令，改制官名、位号等。大宝令规定的位阶，明确区别对待亲王、诸王和诸臣：
亲王：明冠，一品至四品，共4阶。
诸王：净冠，正一位至从五位下，共14阶。
诸臣：a. 畿内出身的官人，即内位，总和30阶。
正冠，正一位至从三位，共6阶；
直冠，正四位上至从五位下，共8阶；
勤冠，正六位上至从六位下，共4阶；
务冠，正七位上至从七位下，共4阶；
追冠，正八位上至从八位下，共4阶；
进冠，大初位上至少初位下，共4阶。
b. 畿外出身的官人，即外位，总和20阶
。
直冠—进冠，外正五位上—外少初位下，共20阶。
其中，五位以上的贵族，其位阶通过父子荫位制世传子孙
。由于日本没有引入中国的科举制度，所以荫出身者是律令官僚制的官人层的重要来源之一。此外，大宝令明确规定，位阶的授予是不授冠，而是授予位记。位阶授予方式有三种：一是内外五位以上，敕授，即以天皇的意志授位；二是六位以下内八位以上，以及外七位以上，奏授，即太政官向天皇奏上，得到天皇许可后授位；三是外八位以及内外初位，太政官判授，即太政官授位。
另外，大宝令模仿唐的勋官制，也设置勋位，主要是授予有军功者的荣誉爵位。勋位有十二等，在参朝列位时，勋一等至勋十二等的位次分别相当于位阶的正三位至从八位下。荫位制也适用于勋位，但是勋位与位阶的升叙及官职的任官无关，无位带勋者与升叙是无缘的。
大宝令亦对表现官人身份秩序的朝服之色作了规定，即：
亲王四品以上及诸王、诸臣一位者：黑紫；
诸王二位以下至诸臣三位以上者：赤紫；
四位者：深绯；
五位者：浅腓；
六位者：深绿；
七位者：浅绿；
八位者：深缥；
初位者：浅缥。
除了朝服的颜色以外，根据令制规定，官人朝服的装束统一为漆纱冠、绮带、白袜、黑革履和白袴
。
为了使朝野上下加深对大宝律令的了解，更好地理解律令条文，在文武四年（700）至大宝二年（702），文武朝廷广泛宣传新令，一方面命令官人习读令文，另一方面派遣使者向中央诸官司和地方诸国的官人以及寺院的僧人等讲解新令。
大宝律令的实施标志着新国家体制的确立。《续日本纪》记录了文武五年（701）元日朝贺礼仪的具体情景：“天皇御大极殿受朝。其仪，于正门树乌形幡，左日像、青龙、朱雀幡；右月像、玄武、白虎幡。蕃夷使者，陈列左右。文物之仪，於是备矣。”
无论是青龙、朱雀、白虎、玄武等幡旗，还是“蕃夷”使者的出席，无一不是以天皇为顶点的新国家体制的盛势体现，即所谓的“文物之仪，於是备矣”。同时，文武朝廷重新开启与唐朝的国交，派遣使节前往唐王朝，并对唐王朝首次使用“日本”国号。
日本律令制国家的构筑中，不仅有“律”与“令”，而且还有“礼”。所谓“夫礼者，天地经义，人伦镕范也。道德仁义，因礼乃弘。教训正俗，待礼而成”
。文武天皇即位不久，就于文武元年（697）闰十二月，对正月拜贺之礼的适用范围，在净御原令的基础上再次强调了规定：“禁正月往来行拜贺之礼。如有违犯者，依净御原朝庭制决罚之。但听拜祖、兄及氏上者。”
“祖”是父辈以上的尊称。与前述的净御原令相比，正月拜贺之礼的适用范围从“兄姊以上亲及己氏长”缩小规制至“祖、兄及氏上”，其中“氏长”与“氏上”的含义相同，是指朝廷所定的氏之长，而“兄姊以上亲”的范围变成限于“祖、兄”的范围，意味着在亲族之间的正月拜贺礼中，作为被拜贺对象的女性所占比例进一步缩小。
文武二年（698）八月，规定朝廷仪式之礼法，虽然细节不明，但可以看出文武朝廷对整备礼法的重视。
大宝四年（704）正月，文武朝廷重申停止百官跪伏之礼。此外，文武天皇治世年间，在礼法建设方面，大宝元年（701），开始引入祭祀孔子的释奠之礼；庆云三年（706），出台“大射禄法”，规定在正月十七日射礼中，依据官人的位阶和箭中成绩，赐予不同标准的赏禄，进一步强调礼仪体现官人秩序的性质，等等。
就在内政和外交进入新时代之际，大宝二年（702）十二月十三日，持统太上天皇病重，为祈愿太上天皇病愈，大赦天下，并度100人出家，且命令藤原京周边的大倭、河内、摄津、山背四国讲金光明经。二十二日，持统太上天皇亡故，享年58岁。临终前留下丧事从简的遗嘱：“勿素服举哀，内外文武官厘务如常，丧葬之事务从俭约”
。不过，文武天皇依然为持统太上天皇营造殡宫，举行殡宫礼仪。大宝三年（703）正月元日，朝廷没有举行恒例的元日朝贺礼仪，而是亲王及百寮官人等拜于持统太上天皇的殡宫。同年（703）十二月，根据持统太上天皇的遗言，实施火葬，其骨灰与天武天皇合葬。
持统太上天皇葬礼结束后的翌年（704）五月，备前国（今冈山县东南部）献上神马，其时，藤原宫的上方出现祥瑞——庆云
，以此为由，年号由“大宝”改为“庆云”。所谓祥瑞的出现，不过是统治者借以强调君德的具备以及统治正当性的机会，而在持统太上天皇葬礼之后的改元，也意味着文武天皇独掌大权的时代到来。然而，就在改元之年（704），夏季发生了旱灾，导致五谷不登。朝廷采取了免除当年田租、课役等的应灾措施。对于当时的灾荒，文武天皇于庆云二年（705）四月发布诏令，将旱灾发生、谷物歉收、民众饥馑等灾害原因与其自身的德行相连，强调自身的德力不足以感及上天。显然，古代天皇的统治理念汲取了中国的天人感应思想。
庆云四年（707）六月，年仅25岁的文武天皇因病离开人世。临终前，与持统太上天皇一样，文武天皇也留下简化殡丧礼仪的遗诏。同年（707）十一月，文武天皇被火葬。三年后，和铜三年（710），都城迁至平城京，日本历史进入奈良时代。