La constitution de l'an X, établissant le Consulat à vie, marqua un tournant dans l'histoire du Sénat. Le mode de recrutement du Sénat fut d'abord modifié : pour atteindre l'effectif de quatre-vingts membres, le Sénat devait désormais choisir entre trois candidats présentés par le seul Premier consul ; par ailleurs, le Premier consul pouvait nommer librement quarante sénateurs supplémentaires, le Sénat ne devant pas dépasser cent-vingt membres. Les membres du Grand Conseil de la Légion d'honneur devenaient sénateurs de droit, ce qui permit l'entrée dans l'assemblée de Joseph et de Lucien Bonaparte. Le Sénat, qui, jusque-là, avait choisi librement son président, était désormais présidé et convoqué par les consuls. Les sénateurs pouvaient devenir consuls, ministres ou inspecteurs de l'Instruction publique.
En matière constitutionnelle, les pouvoirs du Sénat étaient considérablement augmentés. Un sénatus-consulte organique pouvait expliquer ou même compléter la constitution. C'était aussi par sénatus-consulte organique que le Sénat réglait le statut des colonies. Le Sénat pouvait également, par sénatus-consulte, déclarer des départements hors de la constitution, ou y suspendre l'emploi du jury, annuler les jugements attentatoires à la sûreté de l'État et dissoudre le Corps législatif ou le Tribunat. Ces pouvoirs extraordinaires étaient cependant restreints par une disposition capitale : seul le gouvernement avait l'initiative des sénatus-consultes, le Sénat ne pouvait donc qu'adopter ou rejeter en bloc les projets du Premier consul.
A la suite de l'adoption de la constitution de l'an X (sénatus-consulte du 14 thermidor an X), l'organisation intérieure du Sénat fut modifiée par les sénatus-consultes du 12 fructidor an X et du 14 nivôse an XI. Le premier de ces textes institua un vice-président du Sénat, désigné pour un mois par le Premier consul et chargé de présider l'assemblée quand elle remplissait ses fonctions électorales. Le second créa, pour administrer l'assemblée et ses biens, deux préteurs, un chancelier et un trésorier nommés pour six ans par le Premier Consul. Ce dernier présidait également le conseil d'administration du Sénat qui arrêtait tous les ans les dépenses de l'assemblée. L'autonomie du Sénat à l'égard du pouvoir exécutif était donc réduite.