La constitution de l'an XII (sénatus-consulte du 28 floréal an XII) adapta la composition et les attributions du Sénat au nouveau régime de l'Empire héréditaire. Le caractère "aristocratique" du recrutement du Sénat était renforcé : non seulement les princes français âgés de dix-huit ans et les grands dignitaires de l'Empire devenaient membres de droit de l'assemblée, mais l'Empereur pouvait désormais créer un nombre illimité de sénateurs. La présidence du Sénat revenait de droit à l'Empereur ou à celui des grands dignitaires de l'Empire (le plus souvent Cambacérès) qu'il désignait. L'Empereur nommait également pour un an, parmi les sénateurs, un président pour les circonstances ordinaires : François de Neufchâteau, Monge, Lacépède, Saint-Vallier et Garnier occupèrent successivement cette place sous l'Empire.
Les modifications apportées en l'an XII aux pouvoirs du Sénat étaient moins importantes que celles intervenues en l'an X. Le Sénat devait choisir l'Empereur en cas d'absence d'héritier dans la famille impériale, et éventuellement désigner un régent ; il recevait le droit de régler l'éducation des princes français. Les sénateurs formaient le noyau principal de la Haute cour. Si le Sénat conservait ses prérogatives électorales, son droit de censure constitutionnelle était nettement amoindri : s'il estimait, en effet, un décret du Corps législatif contraire à la constitution ou "tendant au rétablissement du régime féodal" ; il portait sa délibération à l'Empereur qui décidait en dernier ressort. Le Sénat obtint enfin, en l'an XII, la création de deux commissions, de la "liberté individuelle" et de la "liberté de la presse". Si elles constataient une atteinte à la liberté, elles pouvaient inviter le ministre à la faire cesser ; après trois "invitations" infructueuses, le Sénat pouvait déclarer qu'il y avait de "fortes présomptions" que la liberté individuelle ou la liberté de la presse était violée. Cette déclaration, bien improbable, devait amener le Corps législatif à dénoncer le ministre coupable devant la Haute cour.