有人说，中国人发明火药后用来制造烟花供宫廷享乐，而欧洲则利用火药制造武器。这种看法从一定意义上来说是正确的，但是，火药作为一种具有巨大威力的新型物质，并没有也不可能被智慧的中国人民所忽略，而是被迅速地运用到战争中去。西方国家也是在蒙古大军西征的过程中，在对火药及火器的威力有了切肤之痛之后，才逐渐认识和掌握并不断改进火器制造和火药配制技术，最终生产出让近代中国蒙羞百年的火药武器的。
火药发明之初，由于受火药燃烧力度以及对于火药性能认识的限制，基本上只利用了火药的燃烧性能，例如宋朝时期的梨花枪，主要利用安装于长枪前端的喷火筒喷射火焰杀伤敌人，威力极为有限。此时的火器与其说是杀伤性武器，倒不如说是威吓性工具，因而在与游牧民族骑兵的作战效果并不明显。然而，当具备了身管、弹丸、火药三种要素的突火枪问世之后，火器的发展便进入了一个前所未有的全新天地。
明朝是中国古代火器发展的最鼎盛时期。明朝建国之初，火器的发明和制作在世界上居于领先地位。但随着承平日久，火器的发展开始迟滞起来，逐渐被西方国家超越了。而嘉靖之后，由于面对南边的倭寇，北有鞑靼和后金的多重威胁，火器在明朝又继续发展起来。当时以徐光启为代表的一批有识就提出了"有精兵而无精器以助之，是谓徒强"；"若有人无器，则人非我有矣"的思想，大力推动了火器技术的发展。一批具有远见卓识的军事将领，如戚继光、孙承宗、袁崇焕等，编练了使用火器的新型军队，如神机营、戚家军和孙承宗的车营等。
神机营
明朝的神机营是较为成熟地运用火器的最典型的代表。建立神机营的一个重要目的，就是为了对付退回到蒙古高原上的蒙古骑兵。
永乐八年（1410年），时为中国一部分的交趾（今越南）发生叛乱，明成祖朱棣命沐英率军讨伐。交趾地处热带，盛产亚洲象，并建立了一支颇具规模的战象兵部队。初时由于明军缺乏对付这一兵种的经验，吃了几个败仗。后来沐英发现，战象对明军的主要威胁在于其体型庞大，一般的冷兵器很难给其造成致命杀伤，加之明军士兵从未见过如此庞然大物，心生惧意，导致战线很容易就为敌人突破。在寻找如何对付交趾战象兵的过程中，沐英发现战象也有一个致命的弱点，那就是生性温顺，受到惊吓后难于驾驭，容易践踏自己方面的军队。于是，沐英大胆将当时明军中的火器部队调至一线集中发射，在杀伤敌军的同时，还利用火器发射时的巨大声响和火光来震慑战象。交战中，战象受到惊吓后四处奔走，冲乱了交趾叛军的阵型，明军趁乱猛攻获得了胜利。
明成祖朱棣受此启发，在京师戍军中专门设立了使用火器的神机营，与三千营和五军营并称京师三大营。神机营担负着"内卫京师，外备征战"的重任，主管操练火器及随驾护卫马队官兵，是朝廷直接指挥的战略机动部队，精锐中的精锐。神机营的中军分设四司﹐掖﹑哨各分设三司﹐掌铳﹑炮等项火器。神机营与明初创编的卫所驻军的编制不同，其最高编制级别为营，营编提督内臣（宦官）2人、武官2人、掌号头官2人；营下编中军、左掖、右掖、左哨、右哨五军，各设坐营内臣1人、武臣1人，除中军下领四司外，其余各领三司；每司设监枪内臣1人、把司官1人、把牌官2人。营专习神枪、神炮。稍后，又得都督谭广马5000匹，成立了五千营，附于神机营，官员设置同神机营以下的各军，营下编四司，每司设把司官2人。当皇帝亲征时﹐三大营环守于皇帝大营﹐神机营居外﹐骑兵居中﹐步兵居内。
明朝前期神机营基本编制为：步兵3600人，配备霹雳炮（步兵火铳）3600杆，共配给火药9000斤，八钱重的铅子90万个；骑兵1000人；炮兵400人，配备大连珠炮（多管火铳）200 杆及配套火药675 斤，手把口（炮兵防身用手铳）400杆，盏口将军炮（野战重炮）160位。全营共计有官兵5000人。
神机营配备火器种类齐全，火器应用率高，在当时的条件下火力十分强大，应当被看做是中国古代的第一支以火器为主要装备的新式军队。这种独立枪炮部队建制在当时中国乃至世界各国都处于领先地位，比欧洲最早成为建制的西班牙火枪兵（创建于1510年），要早一个世纪左右。
神机营建立以后，迅速成为朱棣手中对蒙古骑兵作战的一支重要力量。神机营步兵作战时采用三线配置的方式：第一线由火器操纵技术熟练、准确度高的士兵担任，按照间隔一人的原则分两批发射；第三排士兵负责装填弹药；第二排士兵则负责把发射后的火枪传递给第三排的装填手，并把第三排装填完毕的火枪传递给第一排的发射士兵手中。如此，通过三排士兵协同动作，有效地保证了火力的持续性和火力的密度，能够在较短的时间里较大地杀伤敌人的骑兵部队。此一战术最早为明初名将沐英所创制，直到二百多年后西方和日本才了有类似的战术。神机营所辖五千营的骑兵主要配置在神机营步兵和炮兵的两翼，在防御中担负起掩护侧翼的任务，在进攻中主要担负步兵和炮兵进攻之后的第二波次冲击和追击逃跑之敌的任务。
明成祖在亲征漠北之战中，提出了"神机铳居前，马队居后"的作战原则，神机营配合步兵、骑兵作战，发挥了重要作用，使火器的应用更趋专业化，神机营也成为明军的一个兵种，为以后的戚家军和车营的形成打下了基础。
戚家军
明朝嘉靖年间，倭寇在中国东南沿海一带登陆，并与部分中国豪强地主相勾结，狼狈为奸，加之明朝政治的腐败，军队战斗力的低下，导致一些岛屿，如茶山、马绩、舟山等为倭寇所占领，成为其进攻大陆的前进基地。随着其势力的进一步发展，倭寇甚至还占领了一些港口，如拓林、川沙等地，作为滩头阵地，凭此以深入中国东南沿海的腹地攻城掠邑，尤以对富饶的苏嘉杭地区和苏北地区的入侵为甚。
嘉靖三十二年（1553年），倭寇先后进攻上海、苏州、杭州、泰州等地，就连徽州和南京等地也遭到了洗劫。嘉靖三十四年（1555年），戚继光调至浙江抗倭，任参将。为了从根本上解决当时明军素质不佳，纪律败坏，缺少训练等问题，他到受倭寇为害最深的浙江义乌招募农民、矿工编练了一支三千人的新式军队。这支军队装备了最新式的火器，采用了利于各种兵器发挥最大威力的新式阵法——鸳鸯阵，战斗力很强。嘉靖四十年，戚继光率领这支军队，以寡敌众，在一个月里消灭倭寇5000余人，取得了台州大捷。后来，戚继光又赴义乌和金华招募士兵，扩大了这支军队，并率领这支军队屡战屡胜，荡平了浙江、福建、广东等省的倭寇。这支军队也因其主帅戚继光的缘故，而被称为"戚家军"。隆庆二年（1568年），戚继光调任镇守蓟门的总兵官，在任期间进一步完善和发展了"戚家军"战法和编制。
戚家军的编成大致可以分为东南抗倭和镇守蓟门两个发展阶段。两者之间由于作战地域、作战对象的不同而有差异，但是在基本的编成上并没有质的变化。
东南抗倭时期，戚家军主要是步兵，总兵力三千至六千人。全军分为军、营、哨、宗、队、伍等五个组织层次，分别由主将、把总、哨官、哨长、队长和伍长担任指挥官。每伍5人，2伍1队，4队1宗，5宗1哨，4哨1营，3~6营1军。每伍有长牌手（或藤牌手）1人，狼筅手1人，长枪手2人，短兵手1人。每队除有两伍之外，设队长1人，火兵（炊事员）1人。每个短兵手配备火箭6枚（弓弩发射），每哨配备火铳3门，哨以上单位的亲兵还配备了一定数量的鸟枪。
镇守蓟门时期，"戚家军"在步兵之外还编配了骑兵和车兵，总兵力达数万人。其中，骑兵数量和步兵数量各约15000余人，配备鸟枪和快枪各约1080~1620支，火铳1080门。骑兵每队的人员及装备组成大致为：队长1人；伍长2人，配备鸟枪及双刀；快枪手2人；镗耙手2人，并装备有火箭；刀棍手2人，以弓箭作为长兵，刀棍为短兵；大棒手2人；火兵1人。
随着火器在战争中不断运用，人们对于火器的认识不断深入。尽管火器制造技术不断改进，火器的威力大幅提高而重量大幅减小，但是，仍然不能满足将大量火器运用于野战的需要。其中最主要的制约因素就是火炮自身的机动能力。在这种情况下，古老的战车又重新焕发了青春。但这时候的战车与春秋战国时代的又有所不同。明朝的战车采用的是人力推挽，车上所载不是士兵而是各式火器，其中最具代表性的就是无敌大将军炮战车。这种战车载有一门佛朗机大炮，依靠4人推挽进行机动。
戚继光认识到火器和战车相结合的优势之后，立即上书请求建立专业的火器战车部队。据《明史》记载："继光乃议立车营，车一辆，用四人推挽。战则结方阵，而马步军处其中。又制拒马器，体轻便利，遇寇骑冲突。寇至火器先发，稍近，则步军持拒马器排列而前，间以长枪、狼筅。寇奔，则骑兵逐北。"朝廷鉴于倭患日盛，批准了戚继光的建议，筹建了车营。车营的编制和装备大致如下：全营从上至下分为营、部、司、局、宗五个层级，分别由将、千总、把总、百总和车正统率。每宗1车，4宗1局，4局1司，4司1部，2部1营。全营装备战车128辆，计有佛朗机炮256门。此时的战车每辆（宗）配备佛朗机2门，每门配子铳9个，火药60斤，铅子200个，火绳10根，士兵20人。为了加强士兵的防御能力，每车还额外配备了4门鸟铳，附有搠杖4根，药管120个，铅子袋4个，细火药24斤，铅子1200个，火绳20根；配备火箭120支，火绳6根，火棒6根。
戚家军的基本作战单位是队，其编排形式为：伍长为第一、二名，长柄快枪手为第三、四名，藤牌手为第五、六名，狼筅手为第七、八名，最后两名为镗耙手。战斗时，在铳、枪、火箭放过之后，以藤牌为第一层，狼筅为第二次，镗钯为第三层，长刀为第四层，枪棍为第五层，进行纵深梯次轮番冲击。这种阵型被命名为"鸳鸯阵"（纵队）和"三才阵"（横队），欧洲直到19世纪才出现与之类似的战斗队形"散兵线"和"散兵行"。根据不同的作战地形（山地、平原、丘陵等）和作战性质（进攻还是防守），主将可以灵活确定采用哪种阵型。
戚家军在宿营、行军、集结、展开、进攻、设伏、围攻、退兵等方面都有相应的规定，这些规定都被记录在了戚继光所著的《纪效新书》里面，包括方营图、立营图、行军图、五营阵图、立定交锋图、伏兵出战回兵策应图、围攻之图和退兵之图等。需要特别指出的是，戚家军在作战的时候，力图通过包围和诱敌深入的方式来围歼敌人：敌众我寡，则围三缺一，在敌人逃跑的过程中追袭、伏击敌人；敌寡我众，则四面合围，力求全歼。另外，在战局不利需要撤退之时，则采用交替掩护，逐次撤退的方法，以确保自己队形的严整，不致为敌人所乘。
从武器装备上看，戚家军装备了较多的火器（据统计，戚继光所建步营、骑营，辎重营中使用火器的兵士，大约各占该营兵土总数的50％、50％、58％），提高了火器的机动性；从战法上看，一方面将冷兵器的效能发挥到极致，另一方面大力挖掘了火器的威力，两者相互配合，形成了整体合力；从编制体制上看，戚家军内混编了步兵、炮兵、骑兵和辎重兵，可以算作是一支合成军队。放眼当时的世界，戚家军绝对是第一流的军队。
孙承宗车营
明熹宗天启年间（1621-1627年），后金攻占辽东之后，孙承宗任兵部尚书兼东阁大学士督师山海关、蓟、辽、天津、登、莱等地。"承宗在关四年，前后修复大城九，堡四十五。练兵十一万，立车营十二，水营五，车营二，前锋后劲营八。造甲胄，器械、弓矢、炮石、渠答、卤盾之具合数百万，拓地四百里，开屯五千顷，岁入十五万。"威震后金。
当时孙承宗面临的敌人是战斗力极强的八旗精骑。为了抗击后金强大的骑兵部队，他一方面采用"坚城与火炮"进行防守，另一方面创立了用于进攻的"车营"。"车营"就是以人力推挽的战车为载体，装备火器的部队，与前面所述的神机营和戚家军有一脉相传的关系。在一定意义上说，这种车营具有近现代军队中装甲兵部队的某些性质和特点。孙承宗在其著作《百八叩序》中，一语道破了车营的最突出的特点，即"用车在用火"。这里的"火"当指火器。孙承宗还进一步阐明了火器与战车的关系，指出："其用车在用火，其用火在用叠阵，合水、陆、步、骑、舟、车、众、寡，奇、正之用火，无一非叠阵。"又说，"火以车习，车以火用"，说明了战车与火器相互依存，相互为用的关系。"迭阵"就是指诸兵种重迭的纵深配置，所以他的"车阵"也就是一种诸兵种成纵深配置的部署，其实质就是：一方面运用战车防护敌骑兵的冲击，另一方面利用大威力火器的密集射击以及步骑炮兵的协同动作予敌骑兵以杀伤。孙承宗的这一尝试，预示着冷兵器世代的即将终结和火器时代的即将到来，也预示着骑兵在战场上的决定性作用受到了严重的挑战。
车营的战车大致可以分为战车和辎重车两类。前者用于作战，由人力推挽；而后者则用于运输给养，由牛牵引。其中，战车又可以分为两种，一种是偏箱车，每辆重六百斤以上，为"重型战车"；另一种是轻车，每辆重在三百斤左右。
车营的编成可分为四类。第一类是步骑合成车营。这种营从上到下依次由营、冲、衡、乘四级构成，所辖步兵约3200人，骑兵2400骑，枪1984支，火炮264门，偏箱车128辆。车营的基本作战单位是乘，每乘有步兵4队（每队25人），骑兵2队（每队25骑），共计兵力100人，装备鸟枪2支，三眼枪16支（步兵6支，骑兵10支），佛朗机炮2门，以及运载火炮的偏箱车一辆。在车营的骑兵部队中，还有精选了一支800骑的总预备队，配备红衣大炮8门，天虏炮80门。第二类是辎重车营。这种营辖车256辆，牛256头，辎夫512人。第三类是督师部领车营，即督师直辖的骑兵营。该营编有骑兵3000骑，装备大灭虏炮35门，小灭虏炮88门，三眼枪888支；另外，全营均配备弓箭，按照位置不同还配备有腰刀、板斧、钩枪、牌刀等冷兵器。第四类是水师营。全营配备沙船约百艘，有水兵1500余人，另有通讯、侦察用快船若干。每船装备佛朗机炮4门，鸟枪2支，三眼铳2支，全营共有佛朗机炮384门，枪470支。在孙承宗的车营中，使用火器的人数在步兵中共占到了56％，在炮兵中占到48％，在水师营中占到61％。这个比例比戚家军为高。
孙承宗所建车营，装备的武器中不仅有冷兵器，还有大量的火器；不仅有长兵，还有短兵；部队编成上不仅有单一的车兵、步兵或骑兵，而且是由步、骑、战、辎、水师组成的多兵种合成部队。这就决定了车营的作战形式是攻防、野战、攻城、遭遇等多种作战形式的交互运用和互相转接。为了适应这些新情况，军队的战斗编成必须照顾到建制内的各种冷热兵器、长短兵器，使小分队内部能够长短相辅、冷热结合，分队和兵种之间要能够密切协同、互相配合，只有这样才能有效发挥各种兵种和兵器的最大威力。
孙承宗的车营在战斗时，按照"步队则鸟枪、郎机在前，而三眼、火箭在后，骑兵则弓箭、三眼大炮连环叠用"的原则配置各种兵器和兵力。作战时，步、骑更出迭入，不仅要求做到骑与骑、步与步自相更叠，而且骑之与步，步之与骑之间也要互相更迭。只有这样，才能做到"一营之马、步、炮、矢，无一人一器不更番叠阵。"因此，采用叠阵的配置方式，使得长短兵器、冷热兵器连环叠用，最大限度地保证了各种兵力兵器相配合，促进了车营整体威力的发挥。
孙承宗运用阴阳五行学说中的水、木、金、火、土相生相克的原理，并结合了诸葛亮的"八阵"和李靖的"六花阵"，创制出了方、圆、曲、直、锐等五种阵法。孙承宗认为，"车之初为方营，而圆、曲、直、锐在所变。故每阵为伍，变而二十五"，要临时"相地势如法"。"五阵之变，必始于方"，方阵可根据地形变为圆、曲、直、锐等阵，这对合同作战十分有利。所以，在五阵之中，方阵是最基本的阵形。
车营的基本编组形式为：中为主将，四面为冲。在每一冲下，包括骑、步、战、辎混合编成为衡、乘。在骑兵中，选八百"权勇"，由主将掌握作为预备队。四冲分列在中军的前、后、左、右四个方位，而每一冲、一衡、一乘、一车也分为前、后、左、右四面，其中骑、步也分前，后、左、右，且"骑将领骑，步将领步"，自成系统。这种编组便于骑与骑、骑与步、步与步、步与骑之间互相更叠，从而更加适应丘陵、平原、山地等不同的地形条件，适应轻重缓急，并及时因时、因地、因敌变换作战队形。
从以上可以看出，孙承宗的车营战法，既有防守亦有进攻，是一种诸兵种协同动作发扬火力克敌制胜战法的雏形。
中国的火药和火器经过数百年的发展，在明朝时期发展到了最高峰，火器的运用以及军队的编练也居于世界前列。但是，自满清建立以后，中国无论是在火药和火器的研制，还是在火器的运用和军队的编练上，都始终没有更大的突破，甚至相比明朝更有严重的倒退，与西方的差距更是日益拉大。左公宗棠曾有言："使当时有人留心及此，何至岛族纵横海上，数十年挟此傲我？"中国古代火器的衰败导致中华民族遭受了从1840年至1949年长达一百余年的深重的民族灾难。究其原因，主要有以下两个方面的因素。
从主观方面来说，清军入关，满族入主中原打断了中国火器的进一步发展。从客观方面来说，西方火药化军事革命的快速发展拉开了中西方之间的差距。1840年鸦片战争之后，中国因为受到外来入侵而被迫停止了沿着自身的道路进行火药化军事革命的脚步。中国古代火器的辉煌走向了终结。
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