Die gesetzliche Grundmandatszahl betrug 1949: 400 Abgeordnete, 1953: 484, 1957 und 1961: 494, seit 1965: 496, 1990: 656. Zur Grundmandatszahl waren bis 1990 die Berliner Abgeordneten (beratendes Stimmrecht) hinzuzurechnen. Seit 1957 betrug ihre Zahl 22 (1949: 8, 1952: 19). Aufgrund des Viermächtestatuts wurden sie nicht von der Bevölkerung der Stadt gewählt, sondern durch das Abgeordnetenhaus von Berlin (West) entsprechend der dortigen Sitzverteilung in den Deutschen Bundestag entsandt.
1949 besaß der Wähler nur eine Stimme, mit der zugleich Partei und Kandidat gewählt wurden. 242 von 400 Abgeordneten (60 %) wurden nach dem Prinzip der relativen Mehrheitswahl in Einmannwahlkreisen gewählt, die übrigen Abgeordneten über die Landeslisten der Parteien. Seit 1953 verfügt jeder Wähler über zwei Stimmen.
Berücksichtigt werden bei der Mandatsverteilung nur die Parteien, die mindestens 5 % der abgegebenen gültigen Zweitstimmen im Bundesgebiet oder in mindestens drei Wahlkreisen einen Sitz direkt errungen haben. Die 5 %-Sperrklausel, mit der eine Parteienzersplitterung verhindert werden soll, gilt in der jetzigen Fassung seit 1956. Sie wurde nach 1949 zweimal verschärft: Um bei der Sitzverteilung berücksichtigt zu werden, genügte es 1949 einer Partei, einen Wahlkreis zu erobern oder mindestens 5 % der in einem Bundesland abgegebenen Zweitstimmen zu erhalten; bei der zweiten Bundestagswahl 1953 mußte sie mindestens 5% der im Bund abgegebenen Zweitstimmen oder mindestens einen Wahlkreissieg errungen haben.Für nationale Minderheiten galten und gelten die Sperrklauseln nicht, so für den Südschleswigschen Wählerverband (SSW).
Entsprechend dem Zweitstimmenanteil wurde bis zur 10. Bundestagswahl 1983 nach dem d'Hondtschen Höchstzahlverfahren für jede Partei die Anzahl ihrer Mandate im Bundestag ermittelt. Ab 1987 erfolgt die Berechnung der auf die Landeslisten der einzelnen Parteien entfallenden Mandate nach dem Verfahren mathematischer Proportionen (System Hare/Niemeyer). Erzielt eine Partei mehr Direktmandate als ihr nach dem Zweitstimmenanteil zustehen, dann bleiben ihr diese überhängenden Mandate erhalten. Die Grundmandatszahl des Bundestages erhöht sich jeweils um die Zahl der Überhangmandate: 1949: 2, 1953: 3, 1957: 3, 1961: 5, 1980: 1, 1983: 2, 1987: 1, 1990: 6, 1994: 16, 1998:13.