羅馬軍團的戰術主要體現在防禦和進攻時的方陣運用方面，方陣隊形有橫隊、方隊和圓隊等。羅馬方陣這種軍團的組織結構是在希臘方陣的基礎上產生並加以改進的，它在羅馬軍事歷史上留下了許多光輝戰例。

防禦時，羅馬軍團放棄了過去那種人挨人、人擠人的密集方陣，而是採用空心的方陣，其機動性比以前提高了很多。通常，一個方陣就是一個軍團。軍團被分成10個大隊，其中3個大隊朝向正面，3個大隊朝向背面，剩下的4個大隊分列左右保護側翼。如此，敵軍無論從哪個方向向羅馬人發動進攻，他們遇到的都只能是由重標槍、短劍和盾牌組成的銅牆鐵壁。如果敵軍的騎兵前來進攻，羅馬方陣可以迅速首尾相接、相繞，變成一個圓陣，將敵軍騎兵圍困在中心，不給其突破的機會，而擺出圓陣的羅馬士兵則可以使用標槍等武器殺傷敵軍。

與防禦戰相比，羅馬將軍們更加強調打進攻戰，他們會利用一切機會襲擊或突破敵軍的側翼，力求給敵軍最大殺傷。共和國時期，由於高盧人入侵，羅馬著名統帥卡米盧斯發起了軍事改革，他逐漸改進軍事組織、戰鬥隊形和武器裝備。這次改革對羅馬軍隊產生了深遠影響。進攻時，羅馬軍團採用著名的三佇列法，也就是按照青年兵（槍兵）、壯年兵（重灌步兵）和老年兵（殿後兵）的順序組成3個戰鬥佇列。3個佇列中的中隊交錯分佈，後一個佇列中中隊的位置正對著前一個佇列兩個中隊之間的間隔。這樣做的好處是，既可以防止敵軍透過中隊之間的接合部突破已方的防線，又可以在前一佇列計程車兵精疲力渴、向後撤退時不至於打亂己方的隊形，此舉可以說是一舉兩得，攻防兼備。

這個時期，戰鬥場面通常是這樣的：兩軍對壘，戰鬥即將開始，羅馬士兵會同時使用他們的短劍敲擊他們的盾牌，發出一種既獨特又可怕的聲音，數幹甚至上萬人敲擊盾牌發出的聲音無疑會擾亂敵人的心神，使其心煩意亂。這時，羅馬軍隊的指揮官一聲令下，軍團士兵立刻出擊。首先是輕裝步兵進行試探性的襲擊和騷擾，以探察對方的反應。接著，當雙方的重灌步兵佇列相距到18米以內時，第一佇列的青年兵出手了，他們向敵軍投出重標槍，使其以雷霆之勢如飛蝗殷飛向敵軍。然後，羅馬軍團士兵會隨即拔出短劍，揮劍衝入敵陣拼殺起來。如果戰場雙方態勢呈現膠著，戰鬥可能會持續很長時間，當第一佇列的青年兵感到疲勞時，他們可以透過前面提到的第二佇列的空隙退到陣後稍事休息，第二佇列的壯年兵則衝上前去接替他們作戰。這樣週而復始地替換著戰鬥下去，直到戰鬥結束。如果還是無法結束戰鬥，在戰事緊急的情況下，第三佇列的老兵們會作為增援部隊投入戰場戰鬥。一旦敵軍被擊潰，羅馬人並不會包圍他們，而是網開一面，讓出一條通道，但這不是逃生的生路。當敵軍的潰兵沿著這條通道逃命時，羅馬騎兵會出動，追上去砍殺他們。這種戰術可有效地避免敵軍陷入絕境時進行困獸之鬥，從而減少不必要的傷亡。

在整個戰鬥中，每個佇列計程車兵都在連續不停地進行調動。如此高效地調動和調換，要求羅馬軍隊必須有高度的組織性和紀律性。正是因為如此，羅馬軍隊才能不斷取得一次次戰鬥的勝利，不斷創造戰爭史上的奇蹟。

羅馬人戰爭藝術的巧妙之處在於，在儘量減少自己損失的前提下，以消滅敵軍的有生力量為主要目的，實現戰爭效果的最大化、最最佳化。

馬略進行軍事改革前，羅馬軍隊戰略上的作戰單位一直是中隊，但是從第二次布匿戰爭開始後，情況發生了變化，大隊開始出現。公元前2世紀末期的略改革後，中隊整體分組構成大隊。到愷撒時期，大隊已經徹底取代中隊成為戰略單位。原來的三佇列之間的差別已經消失，它們各自提供一支中隊構成大隊。10支大隊組成一個軍團，戰鬥隊形是4支大隊構成第一排，後兩排由3支大隊構成，都使用短劍和標槍。實際上的作戰部署基本沒有變化，只不過新的作戰單位提供了更大的靈活性。

總體來說，共和末期和帝國早期的羅馬軍隊使用的佇列很簡單，還是依賴於傳統的戰略部署，並沒有進行創造性的革新，而是以訓練有素、紀律嚴明的步兵為進攻主力。