Pod koniec XV wieku ukształtował się polski dwuizbowy Sejm, składający się z Senatu i Izby Poselskiej. Umownie za datę jego powstania przyjmuje się rok 1493 r. kiedy odbył się sejm w Piotrkowie.
Sejm walny wyłonił się ze zjazdów ogólnopaństwowych, na których gromadzili się przedstawiciele poszczególnych dzielnic państwa. Takie zjazdy odbywały się w XIV wieku. Zatwierdzano na nich traktaty międzynarodowe, umowy czy kodyfikacje prawa. Udział w takich zjazdach brali członkowie rady królewskiej, wyżsi urzędnicy państwowi oraz przedstawiciele szlachty. Uczestniczył w nich również król.
Znaczenie Sejmu Walnego rosło wraz z ograniczaniem i osłabianiem władzy królewskiej oraz w ugruntowaniem się zasady elekcyjności polskiego tronu. Pozycja i organizacja Sejmu utrwaliła się za panowania Zygmunta I Starego.
Sejm Walny składał się trzech stanów sejmujących: z króla, Senatu i Izby Poselskiej. W skład Senatu, wywodzącego się z dawnej rady królewskiej, wchodzili najwyżsi dostojnicy Kościoła rzymsko-katolickiego, urzędnicy wojewódzcy i ziemscy oraz urzędnicy zawiadujący królewską kancelaria i skarbem. Byli to więc:
- kasztelanowie
- tzw. ministrowie: kanclerz, podkanclerzy, marszałek wielki, marszałek nadworny i podskarbi.
Członkowie Senatu sprawowali swoje funkcje dożywotnio. Byli przedstawicielami najzamożniejszych rodów i rodzin. Po unii lubelskiej w skład Senatu weszli także urzędnicy i biskupi Wielkiego Księstwa Litewskiego. Senat był zwoływany jednocześnie z Izbą Poselską na obrady Sejmu Walnego, ale także mógł, jako pozostałość dawnej rady królewskiej, zostać zwołany na wezwanie króla i obradować również w czasie gdy nie był zwołany Sejm Walny.
Izba Poselska składała się z posłów, którzy byli wybierani na sejmikach przedsejmowych. Członkowie Izby Poselskiej byli wybierani przez ogół szlachty z danego województwa lub ziemi, także przez senatorów. Liczba posłów wybranych na sejmikach przedsejmowych nie była stała i wahała się. Ostatecznie utrwaliła się zwyczajowo. Liczba posłów wybieranych z danego województwa nie była proporcjonalna do jego wielkości czy do liczby ludności. Każde województwo i ziemia miały ją ustaloną odrębnie dla siebie. Po 1569 r. w składzie Izby Polskiej znaleźli się także przedstawiciele szlachty litewskiej oraz przedstawiciele Prus Królewskich. Wówczas Izba Poselska liczyła około 170 posłów (w Senacie zasiadało 140 senatorów). Poseł w Rzeczpospolitej szlacheckiej był uważany za reprezentanta województwa bądź ziemi, z której został wybrany. Nie był więc na Sejmie Walnym reprezentantem ogółu szlachty. Posła w czasie obrad ograniczały i krępowały instrukcje. Były one spisywane przez szlachtę, przybywającą na sejmik przedsejmowy. Instrukcja sejmikowa był czymś w rodzaju wskazówek dla posła, jakie stanowisko ma zając w sprawach przedstawianych przez króla. Z czasem w tych instrukcjach znalazły się również postulaty wysuwne już przez szlachtę, bardziej o charakterze prywatnym. Takie instrukcje zwiększyły wówczas swoją zawartość i pod koniec XVI wieku pojawiły się dokumenty liczące kilkadziesiąt punktów. Z czasem jednak szlachta zaczęła wysyłać wybranych przez siebie posłów bez konkretnych wskazówek, tym samym zapewniając im swobodę działania. Po Sejmie Walnym posłowie byli zobowiązani do przedstawienia sprawozdania z obrad sejmowych, które również składali na sejmikach tzw. relacyjnych. Zwyczaj ich zwoływania utrwalił się w XVI wieku. Stały się one istotnym elementem polskiego parlamentaryzmu. Stanowiły uzupełnienie sejmowych obrad, nierzadko również to właśnie na sejmikach relacyjnych zapadały decyzje szczegółowe (głównie dotyczące spraw skarbowych), które były wyrażone w uchwałach Sejmu Walnego.
Sejm i sejmiki były instytucjami wybitnie szlacheckimi. Duchowieństwo posiadało swoich przedstawicieli w Senacie. W posiedzeniach sejmików mogli uczestniczyć tylko biskupi diecezjalni. Stałe prawo do zasiadania w sejmiki generalnym miały miasta Prus Królewskich (ich przedstawicieli się wysyłano jednak na Sejm). Jedynie Kraków, a od 1569 r. także i Wilno miały prawo wysyłania na Sejm dwóch posłów, tzw. ablegatów. Rola ich ograniczała się tylko do asysty w obradach. Nie posiadali także prawa głosowania. Podobnie uprawnienia w późniejszym okresie zdobyły także inne miasta: Lwów, Kamieniec Podolski i Lublin. W charakterze obserwatorów i petentów na Sejm Walnych przybywali także mieszczanie. Żydzi natomiast wysyłali swoich przedstawicieli na zjazdy żydowskie zwane waadami, które odbywały się osobno dla Litwy i dla Korony.
Początkowo Sejm Walny był zwoływany przez króla, w dowolnych terminach i w razie potrzeby. Cel obrad także był przez niego ustalany. Od 1573 r. została przyjęta zasada, że Sejm będzie zwoływany raz na dwa lata na 6 tygodni. Takie Sejmy były nazwane zwyczajnymi. Gdy wymagały tego okoliczności król zwoływał Sejm nadzwyczajny (ekstraordynaryjny). Posłowie musie wyrazić zgodę na przedłużenie obrad sejmowych. Była to tzw. prolongacja. Miejscem gdzie zbierały się Sejmy było miasto Kraków i Piotrków. Od podpisania aktu unii lubelskiej obrady Sejmu odbywały się w Warszawie.
Powoli został także ustalony tryb obrad sejmowych. Sejm Walny rozpoczynał się od mszy świętej, po czym w Izbie Poselskiej miały miejsce tzw. rugi, czyli weryfikacja mandatów poselskich. Po ich zakończeniu dokonywano wyboru marszałka, i Izba Poselska łączyła się z Senatem by powitać króla oraz wysłuchać propozycji królewskiej i wotów senatorskich. Po czym obie izby rozpoczynały oddzielne obrady. Izba Poselska podczas obrad przygotowywał tzw. konstytucje, czyli ustawy. W okresie późniejszym ustalił się zwyczaj, że pięć dni przed zakończeniem obrad obie izby zbierały się na ponowne wspólne posiedzenie, na którym zapadały ostateczne decyzje co do konstytucji. Uchwały wymagały zgody wszystkich trzech stanów sejmujących. Zasada jednomyślności obowiązywała głównie w czasie obrad izby Poselskiej (tutaj tylko rugi poselskie i wybór marszałka dokonywany był większością głosów). Zasada ta nie była jednak rygorystycznie przestrzegana. Już w XVI wieku zdarzały się przypadki rozejścia się Sejmu bez powzięcia uchwał. Sejmowe konstytucje były odczytywane na ostatnich posiedzeniach. Ale ich ostateczna redakcja miała miejsce później, po zakończeniu obrad. Król miał jeszcze wówczas możliwość dokonania ostatnich poprawek, bowiem to w jego imieniu konstytucja była ogłaszana.
W XVI wieku Sejm Walny stał się organem, który miał decydujący wpływ na sytuację w państwie. Do jego głównych kompetencji należało uchwalanie nowych podatków, wyrażenie zgody na zwołanie pospolitego ruszenia, podejmowanie zasadniczych postanowień w dziedzinie polityki zagranicznej, a także kontrolowanie ministrów. W 1578 r. dla Sejmu zostało zastrzeżone prawo nobilitacji.
Wobec wzrostu roli Sejmu Walnego, sejmiki zeszły na plan dalszy. Obok tradycyjnych sejmików przedsejmowych, które wyłaniały szlacheckich posłów na Sejm, były zwoływane również sejmiki elekcyjne, na których wybierano czterech kandydatów na ziemskie urzędy sędziowskie, sejmiki relacyjne, w czasie których posłowie składali sprawozdania z obrad Sejmu Walnego, sejmiki deputackie, które wybierały deputata na Trybunał, a w dobie bezkrólewia pojawił się sejmik kapturowy, który zajmował się organizacją sądów i konfederacji szlacheckich.