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蒙古在博采众长后，最终将当时全世界的先进武器都纳入了自身军事体系：重力式投石机“襄阳炮”、铁壳炸弹“铁火炮”、金属管形射击火器以及宋人的战船。蒙古人凭借这些先进武器建立了庞大的蒙古帝国，这个帝国的余音直到19世纪才成绝响。南宋王朝经过多年抵抗也最终精疲力竭，在1279年被蒙古人建立的元朝灭亡。最终，元王朝成了中国地区的全国性政权。元王朝建立后，蒙古人也没有放松对火器的研究，从现在的考古结果看，元朝的管形射击火器有两种主要形制：一种是以“元至正十一年铳”（简称至正铳）为最终形态的单兵火门枪，另一种则是以“元至顺三年铜炮”（简称至顺炮）为典型的小型火炮，其形制则类似于盏口铳，炮口呈碗形，但并没有明代的“盏口铳”那么大。
火门枪，一般分前膛、药室、尾銎三部分。前膛相当于“枪管”，药室是放置火药的地方，尾銎则用来安插木杆以方便火铳的射击。在枪管的药室处开有一小口，即“火门枪”所谓的火门。从火门处点燃药室内的火药，便能将从前膛送入火铳的弹丸发射出去杀伤目标。考古发现的“阿城铳”“西安铳”“黑城铳”“通县铳”以及在清代乾隆年被发现，现保存在中国人民革命军事博物馆的“至正铳”都属于这类。其中，“至正铳”最为精致，铳身全长435毫米，口径30毫米，重4.75千克。该铳自铳口至尾端共用六道箍加固，并刻有“射穿百扎，声动九天”“神飞”“至正辛卯”等字样，因其精湛的制造工艺和刻有的文字，专家推测这不是普通士兵使用的，而是高级官员的护身武器。
火器的另一代表“至顺炮”全长353毫米，口径105毫米，重6.94千克，炮身上刻有“至顺三年二月十四日，绥边讨寇军，第三百号马山”。这种盏口铳与火门枪除尺寸有区别外，还在膛口处增加了一个盏形外壁，仿佛动画作品中经常出现的“喇叭枪”。从元明火器的关系上看，极有可能是明代盏口铳的前身，其使用方式可能也同盏口铳类似。
1368年，明太祖朱元璋建立明王朝并在同年发动北伐，将元王朝的势力驱逐出中原，收复了自五代以来便被北方少数民族长期占据的燕云地区。明朝为了应对周边各种各样的敌对势力，在火器的发展、改进以及引进上相比前代更加不遗余力，成就了中国火器发展史上的一次高峰。
襄阳炮，这种投石机在蒙古进攻襄阳的战役中发挥了巨大威力
明代的火门枪脱胎于元的“至正铳”，后经多次改进，其形制有所优化。如增加火铳的横箍、统一火铳的尺寸前膛比例为全铳长度的三分之二，还靠增加前膛长度的方式增加弹丸的初速以加强威力。后来，永乐年间的火铳还在火门处增加了火门盖，以防止阴雨天气导致的火药受潮，进一步保证了火铳的威力发挥。永乐朝的火铳除了原本的单兵火铳外，又以“放大火铳”的方式创造了一批中大型火铳。如1983年在甘肃省张掖县出土的一件类似于小型火炮的火门枪，口径为73毫米，重20千克，刻有“奇字一千陆百十一号永乐柒年九月X日造”字样。除改进火铳的形制外，明军还改良了射击方式。如明军为“独眼神铳”“造化循环炮”等脱胎于火门枪的火器搭配了一个支架，方便射击时能瞄得更准，增加命中率。另外，在火门枪的基础上制造了类似于现代拐弯枪的“勾头铳”，这种火铳有力保护了射击者的安全，被作为守城利器记载于明代的兵书中。
元至正十一年铳，应该是目前发现的制作最精良的元代火铳
明初火铳，加装了火门盖后一定程度上保证了火铳能及时发射
永乐英字火铳，很明显的是，其尺寸比早期的火铳大
《武备志》中记载的独眼神铳
《战守全书》中记载的勾头铳，是一种守城用火器
除了改进火铳形制，明军还对火器射法做了改变。永乐年间，安南发生叛乱，安南权臣胡季犛推翻了当时统治安南并获得明朝册封的陈朝，建立了胡朝。明军于永乐四年（1406年）出兵安南，意图恢复陈朝以重建安南的政治秩序。这场战争自然以明军的胜利告终，而且，明军还在这场战争中受到了新的启发。
现存的神机炮
据说，明军发现安南人将用铁力木做成箭杆的箭矢当作“子弹”
放入火铳中发射后，制出了发射箭支的“神枪”（射箭神枪），后来又改进成“单飞神火箭”，“人马遇之穿心贯腹”。另一种说法是，这种发射箭矢的火铳乃是明初沐英所创，只是一直只为当地明军所用。永乐平安南时，自北方南下的明军发现了这种火器并将其带回了北方。
不过根据考证，洪武年间火铳就已发射箭矢，因此以上两种说法应该都是误传。从出土实物看，永乐四年后的火铳与之前的火铳相比，在火药与弹丸之间多了一个木马子
。因此，明军自安南处学到的应该是“木马子法”。
但以火门枪为典型的明朝早期火器的弱点也十分明显，“一发而止，仓促无以继之”，即火力低且无法持续发射的问题。虽然明朝军队早已认识到早期火器的这种问题，并在宋代“射弩法”（一人负责开弩，一人负责传递，一人负责射击）的基础上，先是创造出了同射弩法原理完全相同三人一组的轮番射击火铳，即一人装弹、一人传递、一人射击；后又根据火门枪的特点开发了以五人为一个火力单位的轮番射击技术，即三人装弹两人操作射击（因火门枪点火较不方便，所以设计专人负责），但依然不能完全解决低火力连续性问题。虽然三人一组和五人一组的轮番射击技术保证了火力连续性，但火力密度较低，难以压制蒙古骑兵的冲锋。于是，明军又创造了脱胎于火门枪的神机炮。这种短管径比火炮提高了明军单位时间内发射的弹药数量，使明军一开始就能压制蒙古骑兵冲锋，“战斗之际首以铳摧其锋继以骑冲其坚敌不足畏也”。
但神机炮的缺点在于其装弹速度难以提高，而且实战时也不可能像火门枪那样轮番射击。蒙古人虽然不能很快明白“铳炮”齐射的原理，但在与明军的长期交战中渐渐发现了明军火器的弱点：“一发之后，未免再装迟慢”，即连续性差。蒙军便利用其机动优势和马术技巧躲避明军火器的杀伤力——在明军火器射击时“伏其身”，在明军火器射击后“驰突前来”，或以激将法骗明军以火器射击，或驱使掳掠的平民百姓作为“前锋”抵挡明军的火器射击，甚至使用覆盖牛皮的木板来抵御明军火器。
为了应对蒙古人战术的变化，明军开始在战场上鸣放爆竹，制造类似火器的声音以使蒙军骑兵以为火器已射出。待蒙军骑兵发起冲锋进入火器的射击范围后，再发射火铳大炮。若蒙军就此出现混乱，配合火器作战的明军步兵、骑兵就一起出击与蒙军战斗。