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从作战形式上来看，中国古代的抛石机完全可以被视为火炮的鼻祖。相传抛石机发明于我国周代，当时叫作“抛车”。抛石机自发明伊始即成为军队中的重要攻守城兵器，在频繁的战争中发挥着重要的作用。据《范蠡兵法》记载，当时用抛石机可将重达 6 千克的石头抛至 100 多米的距离。
早期的抛石机有一个很大的缺点：它必须在敌人的阵地前架设，操作人员在敌人的弓箭射程内架设，容易导致伤亡。为了解决这个问题，一种带轮子的抛石机应运而生。公元 200 年，曹操在官渡讨伐袁绍时（即历史上的官渡之战），在抛石机的下面装了 4 个轮子，称作“霹雳车”，也叫作“发石车”。这种发石车可以在作坊里制成，不必临阵架设。
三国时期抛石机示意图
发石车发射石头的时候只能装一块石头发射一次，发射的效率较低，作战时往往会贻误战机，而且抛射时需要投入大量的人力，操作不便。三国时期，魏国一个名叫马钧的机械发明家利用车轮不断转动的原理，制成了转轮式抛石机，称作“车轮炮”，能将石头连续地抛射出去，增加了发射频率，提高了发石车的破坏威力。
公元 10 世纪火药开始用于军事后，抛石机便开始用来抛射火药包、火药弹。 12 世纪 30 年代，宋代出现了以巨竹为筒的管形喷射火器——火枪。 13 世纪 50 年代，又出现了竹制管形射击火器——突火枪。这种身管射击火器的出现，对近代火炮的产生具有重要意义。到了元代，中国已经制造了最古老的火炮——火铳。中国明朝政府设有“兵仗”“军器”二局，分造火器，仅在正德到嘉靖年间（ 1506 至 1566 年）制造的火炮就有数十种。
元代火铳仿真模型
中国的火药和火器传到西方以后，火炮便开始在欧洲迅速发展起来。 14 世纪上半叶，欧洲开始制造发射石弹的火炮； 16 世纪前期，意大利人尼科洛·塔尔塔利亚发现了炮弹在真空中以 45 度射角发射时射程最大的规律，为炮兵学的理论研究奠定了基础； 16 世纪中叶，欧洲出现了口径较小的青铜长管炮和熟铁锻成的长管炮，代替了以前的臼炮（一种大口径短管炮），还安装了车轮，便于快速行动和通过起伏地形； 16 世纪末期，出现了将子弹或金属碎片装在铁筒内制成的霰弹，用于杀伤人马； 1600 年前后，一些国家开始使用药包式弹药，提高了发射速度和射击精度； 17 世纪，伽利略的弹道抛物线理论和牛顿对空气阻力的研究，推动了火炮的发展；瑞典国王古斯塔夫二世在位期间（ 1611 至 1632 年），采取减轻火炮重量和使火炮标准化的方法，提高了火炮的机动性； 1697 年，欧洲人用装满火药的管子代替点火孔内的散装火药，简化了瞄准和装填过程。
保存在莫斯科的 16 世纪沙俄加农炮
到了 17 世纪末，欧洲大多数国家都使用了榴弹炮。 18 世纪中叶，普鲁士国王弗里德里希二世与法国炮兵总监格里博沃尔致力于提高火炮的机动性和推动火炮的标准化。英法等国经多次试验，统一了火炮口径，使火炮各部分的金属重量比例更为恰当，还出现了用来测定炮弹初速的弹道摆锤。
从火炮出现到 19 世纪中叶以前，火炮一般是滑膛前装炮，发射实心球弹，部分火炮发射球形爆炸弹、霰弹和榴霰弹。最初的线膛炮是直膛线的，主要目的是方便前装弹丸。这种火炮发射速度慢，射击精度低，射程近。为了增大火炮射程， 19 世纪初欧洲各国进行了线膛炮的试验。 1846 年，意大利的 G. 卡瓦利少校制成了螺旋线膛炮，发射锥头柱体长形爆炸弹。螺旋膛线使弹丸旋转飞出，飞行稳定，提高了火炮威力和射击精度，增大了火炮射程。在线膛炮出现的同时，炮栓也得到了改善，弹药实现了后装，发射速度明显提高。
法国军队在普法战争中使用的火炮
19 世纪末期，出现了反后坐装置，炮身通过它与炮架相连接，这种火炮的炮架叫作“弹性炮架”。 1897 年，法国制造了装有反后坐装置（水压气体式驻退复进机）的 75 毫米野炮，后来被各国所效仿。弹性炮架火炮发射时，由于反后坐装置的缓冲，作用在炮架上的力大为减小，火炮重量得以减轻，因此在发射时不会导致火炮移位，发射速度得到提高。
19 世纪末期，西方各国相继采用缠丝炮身、筒紧炮身、强度较高的炮钢和无烟火药来提高火炮的性能，猛炸药和复合引信不仅增大了弹丸重量，还提高了榴弹的破片杀伤力。 20 世纪初，一般 75 毫米野炮的射程为 6500 米， 105 毫米榴弹炮的射程为 6000 米， 150 毫米榴弹炮的射程为 7000 米， 150 毫米加农炮的射程为 10000 米。此外，火炮还广泛采用了周视瞄准镜、测角器和引信装定机。
到第一次世界大战时期，炮兵已经成为战争胜负的决定性因素之一。特别是机枪的使用，使步兵集群冲锋战术成为毫无价值的自杀。因此，战争从运动模式进入阵地模式。在阵地战中，传统的枪械在碉堡和战壕面前毫无作用，而火炮却正好是它们的克星。
在第一次世界大战中使用最广泛的火炮包括迫击炮、小口径平射炮和高射炮，前两种主要用来对付地面的隐蔽目标和机枪阵地，第三种主要用于对付空中目标。与此同时，飞机上也开始装设航空炮。随着坦克的使用，又出现了坦克炮。当时交战国除大量使用中小口径火炮外，还重视大口径远射程火炮的发展，通常采用的有 203 ～ 280 毫米榴弹炮和 220 ～ 240 毫米加农炮。
第一次世界大战处处闪耀着火炮的光芒，从海上到陆地，火炮的身影随处可见。仅仅在凡尔登战役中，交战双方发射的炮弹便多达 4000 多万发，可见炮战的激烈程度。
第一次世界大战中英军使用的 60 磅（ 1 磅 =0.4536 千克）炮（ 130 毫米）
20 世纪 30 年代，火炮的性能进一步改善，通过改进弹药、增大射角、加长身管等途径增大了射程。轻榴弹炮射程增大到 12 千米左右，重榴弹炮射程增大到 15 千米左右， 150 毫米加农炮射程增大到 20 ～ 25 千米。此外，通过改善炮栓和装填机构的性能，提高了发射速度。采用开架式大架，普遍实行机械牵引，减轻火炮重量，提高了火炮的机动性。火炮威力增大后，还采用自紧炮身和活动身管炮身，以解决炮身强度不够和寿命短的问题。高射炮提高了初速和射高，改善了时间引信；反坦克炮的口径和直射距离不断增大。
苏联在第二次世界大战中使用的 M-30 榴弹炮
第二次世界大战时期的欧洲大陆是炮兵和装甲兵的竞技场，火炮技术日趋成熟，种类也非常齐全，包括榴弹炮、加农炮、迫击炮、火箭炮、滑膛炮、线膛炮等。比较著名的火炮有博福斯 L60 40 毫米高射炮、德国 88 毫米高射炮、美国 M7 自行榴弹炮等。
由于在第二次世界大战中飞机提高了飞行高度，于是出现了大口径高射炮、近炸引信和包括炮瞄雷达在内的火控系统。随着坦克和其他装甲车辆成为军队的主要威胁，出现了无后坐力炮和威力更大的反坦克炮。
第二次世界大战时期装甲技术的大规模运用，更是大大削弱了传统枪械的作用。不论是防空、反坦克还是杀伤兵员，火炮都成为最佳选择。
第二次世界大战后，随着火炮相关技术的飞速发展，现代火炮技术已经非常成熟，不论是在精确性还是可靠性上都和第二次世界大战时期不可同日而语。现代火炮的炮弹由于采用了强度更高的弹壳和威力更大的炸药，杀伤力大大增强。由于制作工艺和弹道计算机的出现，火炮可以在数十千米外击中只有几平方米大小的物体，而且射程也随着火药和冶炼技术的发展而增加。
进入 21 世纪，一些传统类型的火炮逐渐退出历史舞台，例如无后坐力炮、加农炮等，即便有少数国家装备，也不再是主流。而榴弹炮、火箭炮及迫击炮等则成为当今世界各国陆军的主力炮种。
澳大利亚军队使用 M777 榴弹炮在阿富汗作战
美国 M142 火箭炮正在发射
训练中的美国陆军 M777 榴弹炮