随着火药、火器技术的迅速发展，明代的建军思想也发生转变，开始组建专门的火器部队——神机营。与此同时，明军其他部队也开始大面积配置火器，体制编制由此发生很大变化。

组建神机营

明永乐年间，朱棣正式下令在京师组建神机营。他将驻扎京城的军队分为三大营，即五军营、三千营和神机营。《明史》记载了当时组建神机营的基本情况：

“又因得都督谭广马五千匹，置营名五千下，掌操演火器及随驾护卫马队官军。坐营内臣、武臣各一，其下四司，各把司官二。此神机营之部分也。居常，五军肄营阵，三千肄巡哨，神机肄火器。” 

从中可以看出，神机营设提督内臣、武臣和掌号头官各两名，下辖中军、左掖、右掖、左哨、右哨五军，军以下设司。除此之外，还有五千下营，主要掌管火器操练和随驾护卫马队。所谓“神机肄火器”，指的是神机营大量配备了当时最为先进的火器，诸如盏口炮、将军炮、手把铳、神枪、快枪、单飞神火箭、神机箭等先进火器。在当时，神机营被视为一支战略打击部队，受皇帝的直接指挥和调遣，可在重大战争中发挥作用。

神机营确实曾在战场上发挥重要作用。永乐八年（公元1410年），朱棣亲征漠北的战役中，神机营就奉命随队出征，并在蒙古战场上重创敌军。永乐二十年（公元1422年）3月，朱棣指挥第三次漠北之战，神机营的突然出击也令蒙古军“大溃，死伤不可数计”。因为战功卓著，神机营此后越发受到重视。

在军队建设中，神机营起到了示范和标杆作用，推动了火器更加普遍地装备部队。水兵、骑兵等各个兵种，都开始配置火器，寻求冷兵器和火器的最佳配置。明代战船也已经大量配备火器。郑和下西洋的战船就携带大量火器用以自卫，这渐渐成为一种趋势。随着抗倭形势的发展，战船配置的火器无论是数量还是质量，都不断加强。这种结合，以戚继光的军队为最具代表性。

合理配置冷热兵器

除火器外，神机营也配备各种长短冷兵器。这得自正统年间明军将领顾兴祖的建议。当时顾兴祖担任“总操神机营”，他认为火器会受到雨雪天气等意外因素的影响，如果部队只配备火器，一旦在恶劣气候条件下遭遇敌军，很有可能会“枪铳火器仓卒难用，无他兵器可以拒抗”，故此他请求“每队前后添设刀牌”。明英宗采纳了顾兴祖的建议。此后，神机营的装备更讲究冷热搭配，但仍以各种火器作为主战武器。

戚继光的步兵营共有官兵2700人，其中配置鸟铳的士兵为1080人，如果再加上火箭手，使用火器的士兵达到编制总数的一半。骑兵营编制也为2700人，其中各种鸟铳手、快枪手、火箭手相加，也接近一半。水兵营中，火器的配置比例更高，超过50%。战船上，除冷兵器外，更是大量配置大发熕（舰首炮）、佛郎机、火炮、鸟铳等各型火器。至于车营，更可视为专业的火器部队，是对明代前期神机营的发展。

车兵重新崛起

火器的迅速发展，让车兵呈现重新崛起之势。车兵盛行于我国商周时期，但在秦汉便逐渐退出历史舞台，为骑兵、步兵和水师等兵种所替代。这一状况在明代发生了改变。戚继光的车营共有士兵2604名，配有炮车128辆，佛郎机炮256门。除机动性强的炮车外，车营还配有鸟铳手512名，佛郎机手768名。不难看出，火器手的人数也占据了车营的一半以上，其他的则为军官和必备的勤杂人员。

在火器技术快速发展的明代，有识之士先后建议朝廷恢复车兵。正统十二年（公元1447年），总兵官朱冕建议“用火车备战，自是言车战者相继”。其中所谓“火车”，实则是配置了火器的战车。明代最新设计的战车，可视为现代装甲车的“鼻祖”，已与先秦时期的战车大不相同。景泰元年（公元1450年），明军将领郭登继续建议建造战车。他提倡建造的战车名叫“偏箱车”，希望达到“遇贼来攻，势有可乘，则开壁出战；势或未便，则坚壁固守。外用常车，载大小各样将军铳”的效果。这种设计理念与现代装甲车的作战效果相类，不仅将车身作为护卫工具和运载工具，而且要装载必备的火器，适时打击敌人。此外，战车上还装载一些必要的冷兵器，但主要配备的是火器，力求各种装备完美结合，从而使这种“装甲车”最大程度发挥战斗力。从天顺六年（公元1462年）到万历三年（公元1575年），明代每年建造战车达数千辆。

总之，火器技术的发展、各种先进火器的陆续发明，深刻影响了明代建军思想，加快推动了明代军队编制体制的调整。