兵器化仍然加速前进，明朝从葡萄牙那里学会了火绳枪，从日本那里学会了鸟嘴铳，火器研制家赵士桢，在明神宗万历二十六年到三十九年，除仿制成土耳其式噜密铳外，还研制成挚电铳、三长铳、双叠铳、迅雷铳等多种单管和多管火绳枪，赵士桢的成果受到明政府的广泛应用，明朝军队火枪的应用至此上升到一个新阶段。
明代嘉靖到万历年间，明政府在大量制造火绳枪炮的同时，还全面发展了各种传统火器，包括改制明代前期的各种火铳，创制了快枪、多管铳、虎蹲炮，发展了利用火药燃气反冲力推进的火箭类火器和火球类、喷筒类、火禽火兽火车攻战类等各种燃烧性火器，创制了各种爆炸弹和地雷、水雷。这些火器连同火绳枪炮，基本上包括了中国古代火器的各个门类，并且综合了外国火器的先进成果。
明朝天启年间，为了抵御满清在辽东的凌厉攻势，明政府向葡萄牙购买了当时世界上最先进的大炮一一红夷大炮，并且仿制成功，大量地装备到明朝的关宁军中。重创了满清军队的宁远保卫战中，宁远城的十一门红夷大炮发挥了重要作用。明军大炮的先进，也是满清长期攻不下明朝在辽西军事要塞的原因。
可以说明朝对火器积极研制、应用并且向外学习取得的巨大成效，已经为兵器向热兵器化转轨创造了初步条件。
明朝中后期明穆宗隆庆年间，戚继光在蓟镇编练的车营、步营、骑营、辎重营等新型的兵种之中。这些营使用鸟枪、佛郎机、虎蹲炮、火箭等火器的士兵已占编制总人数的一半左右。
在军队建制上，随着火器的逐渐广泛应用，明军也在向适应火器作战的方向调整，明朝在明初永乐年间就设立了中国历史上最早**炮兵营一一神机营，到明末时随着应用火器的大大增加，又发展出车炮营、鸟枪营、骑炮营和火器补给营等，除神机营以外，一般明朝部队百分之十以上步兵配备火器，明朝末期比例更高，明末时，北京和山东已经设立火器生产专坊基地，聘请了欧洲技术人员指导生产，已具备
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