A légió (mai szóhasználattal hadosztály) volt a római hadsereg alapvető harci alakulata, szervezeti és harcászati egysége. Kezdetben a szükséges haderőt Róma három törzse adta, mindegyik ezer gyalogost és száz lovast állított ki. Így a légió létszáma 3300 főből állt. Minden katona maga szerezte be fegyvereit, csak később egységesítették a fegyverzetet.
A hagyomány szerint Servius Tullius (a hatodik király) nevéhez fűződik a polgárok osztályokba sorolása vagyonuk szerint. Ennek kapcsán módosult a hadsereg szervezete is. Mindegyik osztály meghatározott számú katonai egységet (centuria) volt köteles kiállítani. Így a katonai létszám 8400 gyalogosra és 600 lovasra emelkedett. Ebből a létszámból két légió alakult. Az egyik táborba szállt, a másik tartalékban maradt a város védelmére.
Polübiosz történetíró (kb. i. e. 210-128-ig) feljegyzései szerint a legifjabb és a legszegényebb katonák (velites) fegyverzete kard, hat darab kétméteres dárda, íj és parittya volt. A könnyű fegyverzetű gyalogság létszáma légiónként 1200 főt tett ki. Életkoruk és vagyoni helyzetük alapján a nehézfegyverzetű gyalogosok három csoportot alkottak. A fiatalabbak a kopjások (hastati) nevet viselték. Ezek karddal, könnyű és nehéz hajító kopjával (pilum) és teljes védőfegyverzettel (sisak, pajzs, mell- és lábvért) rendelkeztek.
A másik csoport a princepsek, ugyanolyan fegyverzettel, mint a hastatusok. A légióba 1200-1200 hastatus és princeps tartozott. A legidősebbeket triariusoknak nevezték. Pilum helyett egyszerű kopját hordtak. A légióba 600 triariust osztottak be. A lovasokat kopjával, a gyalogosokénál másfélszer hosszabb karddal és pajzzsal szerelték fel.
A következő reformot Camillus dictatornak tulajdonítják. Camillus reformja előírta, hogy a katonáknak illetményt, zsoldot kell adni, amelynek terhére ruházattal, fegyverekkel és élelemmel kell ellátni őket. Így tehát megszűnt a vagyonos és vagyontalan katonák közti különbség, ami jelentősen elősegítette az egyöntetű fegyver bevezetését. A reform (i. e. 406-ban) pontosan megállapította a szövetséges alakulatok hadműveleti rendjét is. Róma szövetségeseinek (sociusainak) fel kellett tölteniük emberanyaggal a római hadsereget.
A szövetségi szerződésben előírták, mekkora sereget kellett készenlétben tartani a szövetségeseknek a római hadvezérek rendelkezésére. Ezeket a kisegítő csapatokat (auxilia) szétosztották az egyes légiók között. A szövetségesek rendszerint minden római légió után ötezer gyalogost állítottak ki. Ezek fenntartásáról is ők gondoskodtak.
Camillus idejében a római hadsereg négy légióból állt, amelynek állománya összesen 16 800 gyalogost és 1200 lovast tett ki. Az egységes fegyverzet lehetővé tette a légió szervezetének a megjavítását is. Minden légiót manipulusokra osztottak. A manipulusok 60 vagy 120 nehézfegyverzetű legionáriusból állt, és két centuriára tagolódott.
A légió harci rendje kezdetben az 500-600 főnyi szélességben felsorakozó falanxból állt. Ez azonban nehézkesnek bizonyult. Ezután a manipulusokat sakktáblaszerűen helyezték el, egymástól megfelelő távolságban. A légió arcvonalának ez a tagolása megnövelte a manőverezési lehetőségeket. Ezenkívül minden légiónak volt 10 osztag (turma) lovasa is. A légió egész állománya 4500 ember. Ezek közül 1200 fő könnyű fegyverzetű, 300 fő pedig lovas volt.
A hadkötelezettség a 17. életévtől kezdődött és a 46. életévig tartott, de egy-egy polgárt, ha gyalogos volt, legfeljebb 20 hadjáratra lehetett bevinni, ha lovas, tízre. Később az önkéntes katonai szolgálat bevezetésével egyre nőtt az önkéntesek száma, a császárkorban pedig már az önkéntesek alkották a hadsereg állományának legértékesebb részét. Ha a háború megkívánta, Róma több légiót is kiállított. A második pun háború idején (i. e. 218-201) éveken keresztül több mint húsz légió állt fegyverben.
A köztársasági hadsereg utolsó nagy átszervezését Gaius Marius (i. e. 107-ben) hajtotta végre. Megszüntette a könnyűfegyverzetű gyalogságot, amelynek feladatait a szövetségesek alakulataira hárította, ugyancsak ezt tette a lovassággal is. Az egész légiót most már csak nehézfegyverzetű gyalogosok alkották, a létszámot is 6000 főre emelte. Három-három manipulus összevonásával kialakította a légió új taktikai alapegységét a cohorsot (600 fő). A cohorsok két vonalban (mindegyikben öt-öt cohors) álltak fel. A legfontosabb azonban az önkéntes katonai szolgálat bevezetése volt. Tehát a vagyontalan polgárok is a hadseregbe léphettek.
A katonák az államtól teljes fegyverzetet és felszerelést kaptak, rendesen fizették őket, részesültek a hadizsákmányból, s 16 évi szolgálat után végkielégítést kaptak, földet igényelhettek valamelyik provinciában. Így az eredeti polgár-hadsereg önkéntesekből álló zsoldos sereggé változott, és a légiókban vállalt katonai szolgálat hivatássá vált. Az így megerősített hadsereg, amelynek egy-egy légiójában 10 cohors, tehát kb. 6000 katona volt, komoly tényezővé vált a köztársaság politikai életében is.
A hadvezér szerepe rendkívül megnőtt, tőle függött a hivatásos katona személyes jóléte is. A hadvezérek seregük erejére támaszkodva olykor függetleníthették magukat a senatustól is, saját politikai céljaikra használhatták fel a kezükben levő katonai erőt.
A légiók és alakulataik már a legrégibb időkben is különböző jelvényeket és jelképeket választottak maguknak, de ezek használatát csak Marius idején, tehát az i. e. II. század végén rendszeresítették. A manipulusok jelvénye nyitott tenyérben végződő díszes rúd volt (manus, = kéz), a lovasságot és a segédalakulatokat fehér vagy piros posztóból varrt négyszögletű zászló, a légiókat kiterjesztett szárnyú ezüst sas jelképezte.
A jelvénytartó rudakat fémkoszorúkkal, pajzsra erősített kitüntetésekkel, az istenek képeivel és jelzésekkel díszítették. A légiók jelvényrúdján az ezüst sas alatt posztódarab feszült, amelyen a légió nevét és számát tüntették fel. Menet közben a jelvényeket a csapatok élén vitték, de harcban rendszerint a hátsó alakzatokhoz továbbították.
A római hadsereg - Vegetius szerint - létszám tekintetében nem tudta túlszárnyalni a gallok emberfölényét; a római katonákat a germánok magas növésükkel, a hispaniaiak erejükkel múlták felül; az afrikaiak ravaszabbak és gazdagabbak voltak, mint a rómaiak: a görögök hadművészet és katonai elméleti ismeretek dolgában álltak magasabb szinten a rómaiaknál.
„Mi viszont azzal nyertünk - írja Vegetius -, hogy mesterien ki tudtuk választani az újoncokat, mesterien meg tudtuk őket tanítani a fegyverek törvényeire; meg tudtuk edzeni őket a mindennapos gyakorlatokkal; a gyakorlatok és a tábori élet idején előreláttuk mindazt, ami a harcrendben és az ütközetben történhet, és szigorúan megbüntettük a naplopókat. Harcban a katonai ismeretek birtoklása táplálja a bátorságot. Hiszen senki se fél cselekedni, ha tudja hogy jól ismeri a maga feladatát. „
Háború idején a kis létszámú, de jól kiképzett osztag valójában mindig hamarább győz, a nyers és kiképzetlen tömeg viszont mindig halálra van kárhoztatva. Véleménye szerint aki békét akar, az készüljön háborúra, aki győzni akar, szorgalmasan képezze katonáit, aki kedvező eredményt akar elérni, az a hozzáértésre, a tudásra és ne a véletlenre támaszkodva viseljen háborút.