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依据破碎的陶俑为我们提供的信息可以推测，陶俑的头和手是用模子制成粗胎后再进行细部雕刻的。俑头的制作多用合模法制成，就是将俑头分为大致相等的前后两半，分别用单片模制作，然后将两片单模组合粘接在一起成为头的大型。合模线多数位于耳后，一般比较整齐，没有交错结构的痕迹。与俑头相连接的脖颈都是空心的。俑头制成初胎后，再堆泥贴接耳朵、发髻、发辫、冠帻，并进行面部五官的细部刻划。头部雕饰的重点是五官、胡须和发丝。五官是在模制的基础上再经过精心的雕刻、修饰来完成的，以表现人物不同的性格和心理特征。陶俑胡须和发型也是表现人物特征的重要方面，其刻划手法也变化多样，俑头虽是模塑结合，但经过细部的雕饰后，模制的意味已经淡薄，很难找到两个完全相同的面容。加上制作俑头的模子有许多种不同的脸型，因而使陶俑的形象更加丰富多彩。也有学者根据对残损陶俑做的实地考察提出，“千人千面”的俑头并非用模具制造而成的，而是工匠直接对俑头的捏塑，从而提出俑头的造型并非标准化生产的观点。
陶俑的躯干为纯手塑制作。是先用泥做成粗胎后，再进行服饰衣纹、铠甲、腰带、带钩等细部的刻划。陶俑躯干的粗胎是由下而上逐段叠塑而成的，其工艺过程大致可分为六个步骤：
第一步先制作陶俑站立的足踏板；第二步塑造俑的双脚；第三步接塑双腿及短裤；第四步塑造陶俑的躯干；第五步阴干陶俑躯干的大型后，粘接俑的双臂；第六步插接俑的双手。
上述六个步骤完成俑的大型后，再进一步细致雕饰。陶俑衣服的纹样是在俑躯干的粗胎上覆一层细泥后进行雕饰的；铠甲、腰带、带钩等则是在俑的粗胎上直接雕刻的。陶俑的躯干及四肢经过精心而细致的雕刻后，再把单独制作的俑头安装上，就完成了陶俑的整个造型。
彩绘工艺
兵马俑坑出土的陶俑原来都是彩色的，出土时彩色大部分已经脱落，陶俑身上仅存斑驳残迹，残存颜色较多的个别俑色泽如新。通过对陶俑身上色彩的分析，可以大体了解秦俑各种服装色彩的特点，为研究秦代的服色及军服装备情况提供了宝贵的实物例证。
通过对已出土的陶俑身上服饰彩绘颜色的初步统计和分析得知，秦俑的服色种类很多，上衣的颜色有粉绿、朱红、枣红、粉红、粉紫、天蓝、白色、赭石色等，领、袖、襟边等处还镶着彩色边缘。裤子的颜色一般为粉绿色，还有红色、天蓝、粉紫、白色等。总之，秦俑的服色色彩艳丽，但没有统一颜色。在众多的颜色中，粉绿、朱红、粉紫、天蓝四种颜色使用的最多，因此这四种颜色应该是秦俑服饰的主要色彩。化验表明这些颜色均为矿物质。红色由辰砂、铅丹、赭石制成。绿色为孔雀石，蓝色为蓝铜矿，紫色为铅丹与蓝铜矿合成，褐色为褐铁矿，白色为铅白和高岭土，黑色为无定形炭。这些矿物质都是中国传统绘画的主要颜料。秦俑运用了如此丰富的矿物颜料，表明2000多年前中国劳动人民已能大量生产和广泛使用这些颜料。这不仅在彩绘艺术史上，而且在世界科技史上都有着重要意义。
从俑坑出土陶俑的服色看，官吏与一般战士的服色无明显区别，不同兵种之间的服色也没有区别。因此，可以说秦代各兵种都没有专有的服色，而且每一兵种中的众多成员的服色也是多种多样而没有统一的颜色规定。这种情况一直延续到西汉初年。这是因为，虽然旧的制度摧毁了，但新的封建制的服饰等级制度尚未完全确立起来，因而从战国经秦王朝直到西汉初年，在衣服的颜色和质地等方面都表现出了多样性的特点，各等级人们之间在服色和衣服质地上并无严格的等级限制，这一历史时期的特点也反应在了兵马俑身上。