近代以來，隨著化學技術的突飛猛進，人類逐漸認識到一些化學元素是劇毒的，如果不慎接觸，可以造成巨大傷亡。尤其是在空氣流動的環境下，有毒化學氣體可以快速擴散，將死亡的威脅帶到更廣泛的地方，受到這種高效而無形的"殺人武器"的刺激，有毒氣體（簡稱毒氣）一時間成為了各國軍方爭相研製的對象，直到第一次世界大戰，毒氣真正意義上成為了一種大規模殺傷性的武器。
現代化的防毒面具
事實上在很早的時候就有了防毒設施。早在黑死病肆略歐洲的時候，診斷瘟疫的醫生就已經佩戴了類似防毒面具用途的口罩，這個面具在眼睛部位已經裝上了當時尚處先進的玻璃護目鏡，前段在鼻部放有蜜蜂花、龍涎香、留蘭香葉、丁香以及其他芳香物質混合劑，希望藉此來起到隔離疾病的功效，這可以算得上是防毒面具的前身。
一戰後期佩戴防毒面具，手拿長矛的德國騎兵
但是這種簡陋的面具和現代化的真正可以隔離毒氣的面具仍然差距較大，一個功能良好的防毒面具可以完全徹底覆蓋使用者的口鼻部位，以及眼睛和其他脆弱的暴露在外的軟組織，並且常常配備有呼吸器。在第一次世界大戰早期，仍然沒有很好防範毒氣的方法，各國士兵們應對的措施也十分簡陋：一般的常用做法是，當毒氣來襲時，通過淋上尿液的布料捂住口鼻來防止毒氣中毒，但這種方式一般只適用於氯氣，因為氯氣易溶於水且容易被尿中的尿酸所吸收，真正防範毒氣的防毒面具還是在1915年之後才出現的。
佩戴防毒面具的二戰日本軍隊士兵
最常聽說的一個傳聞是，在1915年4月德軍的大規模氯氣戰後，足足有超過5000名協約國士兵陣亡，另外戰場的大量野生動物也因為氯氣中毒而死，但是經過戰場實地考察後，協約國軍事專家發現很多野豬竟然安然無恙。
經過調查後，協約國專家得出了結論：當野豬被空氣中強烈的化學物質所刺激後（如氯氣，氯氣呈現黃綠色，味道較為刺激），就會在本能的驅使下用嘴來拱地，並且把長長的鼻子插入疏鬆溼潤的泥土下，顯然泥土對氯氣起到了很好的過濾和吸收作用。因此，在豬的靈感下，協約國士兵受到了啟發，採用長長的豬嘴外形，仿造出了多孔狀的物質來吸收和吸附外界的毒氣，事實證明這樣子設計的防毒面具非常有效。
一戰時，連馬都帶有防毒面具
現代化的防毒面具一般用來阻斷經過上呼吸道吸入從而對人體產生危害的毒氣，如氯氣以及氯化毒氣、碳化毒氣和硫化毒氣等，一戰時期的光氣這類生物毒氣會通過皮膚接觸產生毒性，所以單純佩戴防毒面具肯定不夠，這個時候就需要防護服的幫助了。
民用簡易防毒面具
儘管自從1993年《禁止化學武器公約》簽訂後，毒氣一度被各國所呼籲禁止，防毒面具的需求也大大降低，但是隨著全球恐怖主義的抬頭，潛在的化學武器襲擊仍然存在，一些國家仍然存儲有不小規模的化學武器，所以直到今天，防毒面具仍然是各國士兵不可或缺的軍事裝備之一。
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