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1368年，明太祖朱元璋建立明王朝。同年夏，占领元大都，收复了自五代以来长期受北方少数民族控制的燕云地区。同年秋，收复山西，次年平定关中。洪武三年（1370年），收复了整个北方地区。洪武至宣德时期，是明朝军事力量的上升和保持期。在这期间，明军的主要作战多为主动出击，如出塞讨伐元朝残兵的一系列军事行动。
洪武三年五月，明将李文忠攻克应昌（故城遗址位于内蒙古自治区克什克腾旗西北的达来诺尔湖附近）。明军俘获了以元顺帝嫡孙买的里八剌为首的大批元朝王公贵族、宫廷后妃和高级官员，并缴获了宋元玉玺等重要物件，还获取了不计其数的驼马牛羊。但遗憾的是，元太子成功逃跑，明军虽派遣骑兵追击但没能追到。李文忠将俘获的这些蒙古人带回南京后，明太祖举行了盛大的“归化”仪式，即让这些蒙古人改穿汉族衣冠，让他们放弃野蛮落后，接受中原汉族的文明与先进。为何明太祖没有举行传统的“献俘”仪式杀掉一些俘虏来祭祀太庙？一是想“德化夷狄”，二是元仍存在，三是试图以此强调明政权的合法性，安抚为数不少、势力不弱的蒙古人。“山河奄有中华地，日月重开大宋天”，“九天日月开黄道，宋国江山复宝图”——这是元至正十八年（1358年），尚未登基的朱元璋命人写在浙东行省衙署外立牌上的两则联语，说的是朱元璋意图继承两宋以来断绝的中华正统、恢复汉人江山的政治目标。这不仅是朱元璋的政治目标，也是整个红巾军的目标，得到了广大饱受元朝压迫欺凌的民众和部分知识分子的响应和支持。但也有一些汉族地主对明太祖的政治目标持反对态度，他们并不认为元王朝对中原地区的统治是“腥膻中土”“毁裂冠冕”，而是认为元对他们有“八十年豢养之恩”。这些人在元末起义时组织乡兵对抗反元义军，兵败后又想方设法北投元朝廷或归隐山林、拒绝明廷的征聘，或拒绝使用明朝年号，不奉明朝为正朔。这部分人并不少，他们通过各种方式与明朝对抗，攻讦明朝“取天下非其道”，并认为有红巾军背景的明政府是“贼寇”“妖孽”。1368年明军攻克元大都收复燕云时，元民戴良作诗“王气幽州歇，妖氛国步屯”，形容明军为“妖”。这些对抗使明朝在相当长的一段时间里否认自己的红巾军背景、北逐元廷一统天下的事实，而是自称“取天下于群雄之手，不在元氏之手”，等于向故元遗民势力屈服。
为何故元遗民势力如此大，为何“通《四书》《五经》，晓《春秋》大义”的汉人对元朝廷念念不忘？从民族方面来分析可能百思不得其解，但从阶级方面分析则顺理成章。不少故元遗民为达官显贵、土豪乡绅，如婺源乡绅汪同。他们在元的统治下拥有较高的政治和经济地位，与元统治者是“荣损与共”的同盟关系，是故对元与明有截然相反的态度。
虽然故元遗民对刚建立不久的明朝造成了不小的政治压力，但明朝对元朝残余北元的军事攻势却没有减缓。洪武五年（1372年）正月庚午，朱元璋命徐达为征虏大将军、李文忠为左副将军、冯胜为征西将军，兴师十五万分三路北征，意图进击和林消灭以元将王保保为首的残元势力。
洪武十年（1377年）四月，朱元璋命邓愈为征西将军、沐英为副将军，率军讨伐与北元眉来眼去的吐蕃诸部。五月，邓愈率领的明军到达吐蕃所在地，大败吐蕃联军，除斩首甚众外还获得了马、牛、羊等十多万头牲畜。
洪武十三年（1380年）二月，明太祖为防患于未然，命沐英进攻驻扎在和林，以脱火赤为首的一万多名北元士兵。当年三月，沐英到达灵州，探知脱火赤此时正驻扎在亦集乃路（黑水城，今内蒙古自治区额济纳旗达来呼布镇），便率军渡过黄河，经宁夏、贺兰山，行军七天后接近了亦集乃路。离目的地五十里时，沐英兵分四路，分进合围生擒脱火赤，北元军队基本被明军全部俘获。
洪武十四年（1381年）正月，明太祖为了对抗北元势力对边境的侵扰，派遣徐达为征虏大将军、汤和为左副将军、傅友德为右副将军出兵讨伐，沐英也从军出征。四月，傅友德率轻骑夜袭灰山（今内蒙古宁城东南）击败了当地元军并俘获了大量人畜，从征的沐英则进军公主山（今内蒙古自治区赤峰市翁牛特旗乌丹镇西大山和黄花山一带），俘获了全宁地区的亦乞列思、弘吉剌、兀鲁、忙兀四个部族。研究一下蒙古史，就能明白这四个部族代表的政治意义。以亦乞列思部为例，这个部落的孛秃是最早主动追随成吉思汗的异姓贵族之一，因此很受器重。孛秃家族历代与铁木真所在的孛儿只斤家族联姻，家世显赫。当初这四个部族与札剌亦儿部合称“漠南五投下”，如今五个部族中的四个已经被明军俘获，可见此役的政治、军事意义。
洪武十九年（1386年），为了解决“漠南五投下”的最后一部——以成吉思汗“四杰”之一木华黎裔孙纳哈出为首盘踞在金山（勃勃图山，今吉林双辽东北）的札剌亦儿部族，明太祖调兵进驻大宁（今内蒙古赤峰市）等地，并运输军粮一百二十三万余石送往松亭关（今河北宽城县西南）、大宁、会州（今河北省平泉县城西南）、富峪（今河北省平泉县北），为未来的军事行动做准备。
洪武二十年（1387年），明太祖为了彻底解决纳哈出，集结大军二十万，命宋国公冯胜为征虏大将军、颍国公傅友德为左副将军、永昌侯蓝玉为右副将军，南雄侯赵庸、定远侯王弼为左参将、东川侯胡海、武定侯郭英为右参将，前军都督商暠参赞军事，常遇春子郑国公常茂、李文忠子曹国公李景隆、邓愈子申国公邓镇、吴良子江阴侯吴良等随军出征。六月，明军大军逼近金山，一番劝降后，纳哈出最终归降明朝。此役，明军所获颇丰，史载：“得其各爱马所部二十余万人，羊马、驴驼、辎重亘百余里。”从此，北元“大势已去”，明朝控制了大部分元军曾经盘踞重兵的山西、陕西、甘肃、辽东、云南等地。九月，明太祖命蓝玉为大将军，率军十五万北上，最终在捕鱼儿海（贝加尔湖）彻底剿灭了北元朝廷。
至此，明蒙战争的第一阶段宣告结束。之后，明成祖五征漠北，明宣宗亲征塞北，明朝对北方蒙古势力始终保持着一种进攻姿态。
明朝在明太祖、明成祖、明宣宗时代之所以能对元势力、北元势力以及北元崩溃后的蒙古势力保持战略优势，得益于其时明朝的良好主客观条件和统治者的正确政策。明军在北伐过程中不断获取当地和元军的马匹，为未来与北元势力的战争弄到了马匹。“攻战之际，马功居多，平原、旷野驰骋，上下无不从志，克敌追奔，所向无前，皆在马力。若不善于调养，使其力乏，则临阵之际，必致败事，无以成功矣！”在这种认识下，明太祖在洪武四年（1371年）、洪武六年（1373年）和之后的洪武十年建设了十四个养殖战马的群牧监。在经济上，明太祖的封锁政策进一步削弱了北元势力的力量，将俘获的从事农业、手工业的大批塞外农民、匠人迁入内地，禁止与北元商贸往来。这样一来，北元势力所辖的蒙古草原地区无法得到充足的军粮和武器。史载这种状况下的蒙古草原“日无一食，岁无二衣”，“衣裳坏弊，肌体不掩”。更糟的是，明军背靠拥有发达农业和手工业的中原地区，加上缴获的马匹牲畜，越战越强。最终，大多数蒙古人的生活退回“跑马放牧”“骨箭皮袍”的游牧时代。
自北元为明军所灭后，蒙古草原上的各部族势力分崩离析，明廷对这乐见其成，于是推行了“各授以官职而不统属，各自通贡而不相纠合”的分制策略。但因各方面原因，这种分制策略要长时间运转难度极大。很快，蒙古草原上各部族的实力平衡在永乐年间被打破，出现了鞑靼、瓦剌两大派系的明暗对抗。本雅失里被鞑靼部拥为大汗，其忽必烈后裔的身份使其拥有强大的凝聚力，一时间从者云集，蒙古草原出现鞑靼一家独大的局面。面对这种形势，明成祖在议和不成、使者被杀的情况下，决定出兵漠北解决鞑靼问题，鞑靼虽然衰落了，瓦剌却崛起了。
自洪武中后期开始，瓦剌一直对明朝非常恭顺，明朝对瓦剌也厚待有加。永乐七年（1409年），明廷册封瓦剌首领马哈木为特进金紫光禄大夫顺宁王，封其弟太平、把秃孛罗分别为特进金紫光禄大夫贤义王和特进金紫光禄大夫安乐王。
同年，丘福率十万大军北征。丘福轻敌，仅率千余骑冒进，被鞑靼军打败。此战后，明廷还特意派人告诫瓦剌，鞑靼军可能靠缴获的明军服饰旗帜以诈术进攻瓦剌，可见此时明朝与瓦剌的关系亲密。
但鞑靼自遭受连番打击后，瓦剌便骄横起来，如以“从帝北征”为名向明廷勒索赏赐、武器，并在明廷封鞑靼实际统治者阿鲁台为和宁王后依然扬言要进攻其部族。几次三番下来，永乐十二年（1414年）三月，明成祖发动大规模北征，目标就是日渐骄横、强大的瓦剌。这次北征沉重打击了瓦剌，瓦剌在惨败后又爆发了内讧，马哈木死于内讧。次年，瓦剌又遭到已归附明朝的和宁王阿鲁台和兀良哈三卫的联合打击。瓦剌危在旦夕之时，马哈木之子脱欢绝地反击大败阿鲁泰，明廷出于保持草原平衡的考虑，再度扶持瓦剌，并准脱欢袭顺宁王爵。但这种分制策略最终破产，脱欢通过合纵连横使瓦剌成了蒙古草原上最强大的部族势力。
正统以来，瓦剌用每年遣使入贡的方式使明廷放松警惕，获取了草原地区难以获得的大量手工业品和其他资源。此外，他们还利用与明朝的友好关系，不断出兵统一蒙古草原，对原本拱卫明朝的兀良哈三卫
和哈密卫
、沙州三卫（即沙州、罕东、赤斤蒙古）进行渗透。
这些卫所属于羁縻卫所，其功能类似于唐代的都督府，在承认当地的政治现状的基础上，册封当地首领、羁縻其部族势力，与都护府一类直接由中原王朝派兵驻扎、直接控制的机构有较大区别。这种羁縻卫所的优点是不用由中原王朝派兵驻扎，节省了不少军费。缺点是，如果要维持这种控制方式，中原王朝必须要及时了解当地形势，并针对形势变化制定相关政策，因为羁縻卫所可能尾大不掉，或与要打击的目标“共结连理”。
土木堡之战前夕的正统十三年（1448年），曾经用来拱卫明廷东西两翼的兀良哈三卫和哈密卫、沙洲三卫已尽归瓦剌旗下。瓦剌的影响力已西至巴尔喀什湖东南，东至辽东女真诸部（今东北地区）。
到了明英宗时期，明朝初期对蒙古地区的经济封锁政策也在与瓦剌的封贡互市下名存实亡。根据明廷的规定，明方对瓦剌的朝贡贸易中不能有硫黄、盔甲、弓箭、兵刃等与军事有关的物品，只能是绸缎、布绢、锅釜等生活日用品，瓦剌以马匹、牲畜和皮货来换取。但正所谓“五花马，千金裘”
，瓦剌人手中的这些物品在汉人看来价值很高，而瓦剌人又想要武器，于是各种非法贸易便出现了。汉人中的奸商恶贾为了一时之利，携带各种铁器与瓦剌人交易，且明军中也有人私自制造武器与瓦剌人交易。虽然明廷严禁这些非法贸易，但屡禁不止。随着边境贸易的增加，瓦剌获得了草原上稀缺的大量生活物资，从而有更多剩余劳动力投入军事生产，军事实力大增。最终在土木堡一役中，明英宗所率的二十万军民被瓦剌打败，明英宗也被俘。
明廷腐败也是明朝惨败的一个原因。大同镇守太监郭敬贪图瓦剌贿赂的良马，里通外敌，将明军所用的钢铁箭头偷偷送给瓦剌使臣，“多造钢铁箭头用瓮盛之以遗瓦剌使臣”。土木堡之变前夕，大同总督宋瑛、总兵朱冕、左参将石亨与瓦剌军队交战于阳和，当时，身为监军的郭敬胡乱指挥，导致明军战败，宋瑛、朱冕战死，石亨侥幸逃回大同，自己则安然无恙，直到明代宗登基后才被处置。
惨败的另一原因是，经过洪武、永乐两朝的频繁征战，明朝的战马严重消耗。宣德以来渐渐安定的边疆形势也使明朝放松了对马政的管理。再加上明朝统治的地区以农耕为主，明朝马政渐渐废弛，从而难以拥有足够的优质马匹装备骑兵，明军骑兵的数量和质量双双下降。
明军方面马政衰落，再难像洪武、永乐时有大规模骑兵与蒙古作战；蒙古方则通过贸易与自产拥有大量铁质兵器武装军队，明军的传统优势不复存在。唯有火器因为技术较复杂和材料难获取未能被蒙古完全掌握并大规模装备。最终，适合当时明朝这种“马匹缺乏，但远程武器拥有一定优势”的“车营”被重新重视。明朝用火器取代传统“车营”配备的弓弩，让火器车营登上了历史舞台。
总有一些人天真地以为，只要满足了蒙古的贸易要求，就会拥有和平。但事实证明，这不过是对历史事实缺乏了解的臆想。明朝敞开与蒙古的贸易大门后，蒙古用来进行战争的铁器等物资更容易获取，军备会越发强大，侵略欲望更为高涨。明朝中期，俺答汗接受明朝顺义王的册封，与明朝封贡互市，开启了明蒙几十年和平友好的局面。但事实上，俺答汗曾千方百计想获取明朝的武器以及火器技术——派遣间谍学习佛郎机炮的制造技术。当时，佛郎机炮是明军对抗蒙古骑兵的重要武器，“连发速射”给蒙军造成很大伤亡。俺答汗之所以愿意接受明朝的册封，其根本原因在于明朝边境防备的日益严密和明军战斗力的日益增强，俺答汗在南下抢掠的过程中获利越来越少，损失却越来越多。
其实，在土木堡之变前的正统十二年（1447年），明大同总兵朱冕、侍郎沈固等曾向朝廷上奏了六条守备边疆的建议。其中一条就是制造一种名为“小火车”的战车装备军队，意图让这些战车“行则载衣粮，止则结营阵”。明英宗同意了。但这些建议没能阻止土木堡之变的发生，朱冕也在土木堡之变前夕被郭敬坑害战死于大同。从那以后，明朝应对瓦剌大规模入侵的对策就是明英宗御驾亲征。
正统十四年（1449年）八月，土木堡之变发生，明大军被击溃。此役，瓦剌不仅俘虏了明英宗，还消灭了数万明军（包括众多文官武将），使明军的有生力量遭到极大损失。结果，明朝从边境到京城的防御极为空虚，当时防备北京的军队，满打满算也不足十万，瓦剌军队得以“到处搜山杀掳军民男妇亦数十万”，对明朝军民的生命财产造成极大损失。
“人不够，装备凑”，面对这种缺兵少将的形势，明户科给事中李侃建议就地取材将京城现有的骡车进行改装，“车厢用铁索连木板藏神铳于内”，作战时“每车刀牌手五人”“车列四周步骑处中”而火器神铳则“交阵始发”，若战局有利则“开索纵骑兵逐之”扩大战果。经过二十多天的研究，明廷采纳了这个建议。明廷命兵部制造战车，为了减轻重量，每辆战车用牛马皮制作车厢（皮甲）。但后因皮革不足，一些战车车厢由芦苇席和木板制作，重量因此有所上升。这种“临时火力平台”虽然与明朝后来的“机动火力平台”的战车有一些差别，但无论如何，明代火器战车已经登上了历史舞台。
同年十月，瓦剌军队在喜宁的引领下“潜由他道”夹攻明朝重要关口紫荆关，守将副都御史孙祥战死。紫荆关被攻克后，瓦剌军队向北京进军。瓦剌军队能轻易突破长城防线（明代长城名为“边墙”）还有一个重要原因：明朝中前期并不存在人们印象中“完善坚固”的长城防线。
之所以会出现这种情况，有三方面原因。其一，元王朝因为自身就是“北虏南下”建立的，自然不会对“防御北虏”的长城投入太多。元朝大臣张德辉就曾在自己的著作中说：“北上漠北途中，有长城颓址，望之绵延不绝。”可见元代长城基本处于废弃状态。其二，明朝建立后，其构筑的防御体系基本处在外长城地区，如大宁、开平、东胜等卫并不在长城沿线。所以，明朝初期对长城的修筑也并不积极。其三，明朝建立初期，因元末战乱，国内百废待兴，人民生活艰苦，其境况与西汉王朝建立初期国内“天子不能具其钧驷，而将相或乘牛车，齐民无藏盖”颇相似，所以也不太可能投入大量人力物力修建长城。大规模修建明长城始于土木堡之变后，至万历年间依然在不断修葺。所以明代中前期，长城防线有众多漏洞，必要时需要机动部队去“堵口子”。但机动部队容易遭遇敌人的优势骑兵，因此需通过火力优势来压制。火器沉重，自然就需要车辆运输。这就是“机动火力平台”出现于明代的战术原因。
最终，瓦剌的攻势在北京城下被名臣于谦粉碎，史称“北京保卫战”。是役，明军使用各种火器击退瓦剌军队的记载较为清晰，但使用战车的记载则在各种通俗史籍中“失踪”，这给人们造成一种误解，仿佛明代的战车很少作战。清修《明史》更说明代战车“言车战者多矣，然未尝一当敌也”。
实际上，明代战车因为极具专业性，所以有关其的记载多存在于专业军事或制度著作里，普通史籍自然难觅其踪。不过，我们仍能从一些通史中找到使用战车的很多记载。比如女真人编修的《满文原档》中就发现了明军使用战车的记载：
时汗在瓦呼木甸外，也看见一万尼堪兵一营，持炮、鸟鎗、战车、藤牌以及一应器械而行。汗即亲自率领尚不足一千兵前去攻击。那一万尼堪兵，遂即掘壕置炮、排列战车、藤牌立阵应战。
在天聪五年（1631年）的大凌河一役中，皇太极还对明军以战车构建的营地有所忌惮，最终决定在车营移动时再发起攻击。
二十四日，明的步骑兵四三万余由锦州城出来，二十五日渡小凌河掘壕沟，以车楯、炮、鸟枪防护所设营地。皇太极想要作两天的攻击，因此带（一半的）兵去，排列车楯准备要开始攻击时，皇太极将知道明军防守坚固，说：“这个兵必定是来和我们作战的，为何要使我们的兵在他设防坚固之处受伤？何若待他起营向前（动出）发时予以攻击。”因此退兵归来。
在其他一些战例中，战车以及与战车相关的车营也被提及过。如“壬辰倭乱”时，明将刘綎就曾“用战车斫倒木栅，烧毁倭巢六十余间，杀伤无数”。虽然清朝官方修编的《明史》把战车形容得如此不堪，但是根据记载，后金军队作战时其实使用了大量战车。如努尔哈赤起兵初期进攻玛尔墩城时便“以战车三辆并进”的方法进攻该城。之后，努尔哈赤进攻开原、铁岭的战斗都使用了战车作为进攻武器。可见战车也是女真人必不可少的武备。
再加上清朝毁坏了不少明代军事著作，因此对明代战车、车营的印象容易被《明史》误导。吴哲夫在《清代禁毁书目》中所作的论述道出了女真人如此行事的要义：“清人以兵戈得天下。深恐汉人效法，故一面以兵驻防坐镇各地，一面销毁有关兵事之书，务使汉人不知兵不能兵，使清帝安坐而食，高枕而卧。”
其实清代中后期，清军依然在大量使用战车。“禁烟英雄”林则徐就是使用战车和车营的高手：
堵剿之法，莫如用炮。载炮必须用车，尝攷历来车战之法。惟督臣林则徐为最善，林则徐前剿青海番，创造陆战炮车，仿轿车式而略小，不用木箱而用生牛皮，以铁架撑之，倒安威远炮一位，用抽屉分藏火药炸弹。其箱内可放衣械行粮，驾以一马，虽沙陆之地，皆可长驱而进。临敌则卸马用人，以后为前，两人倒推而进。连环开放，一如排枪之用。地狭列小阵，前环十余车；地广列大阵，前环数十车数百车，以火枪鸟枪夹护左右。我军既有凭恃障蔽，自然心定胆壮，发无不中。夜间下营，则以数百车环列向外，即成营盘，不用鹿角。此车战良法，可守、可战，而不可败也。
那么明代人所创造的战车与车营到底是什么样子的呢？
首先，继正统十二年的“小火车”之后，明朝人逐步加快了改进战车的脚步。正统十四年十二月，顺天府（今北京地区）箭匠周回童认为军中火器不能连续射击对蒙古骑兵造成有效杀伤，便创造了一种轻型火器战车。这种战车由四人操作，“上安四板箱，内藏短枪二十把、神机箭六百枝”，作战时将车内的二十把短枪以每次五把的方式拿出射击，能制造出相当于原来十五人射出的火力。明代宗令石亨试验这种火器战车，在得到可用的答复后开始批量制造。可见此时的明代火器战车，作为一个机动火力平台，已经初见雏形。
景泰元年（1450年）八月，明英宗回朝，但瓦剌的威胁依然存在。五月时，大同知府霍瑄就上奏明廷：因为瓦剌南下袭击樵采的民众，导致边境民众有的全家被杀，有的丈夫被杀，有的妻子被杀，有的因儿子被瓦剌抓走后老无所依，有的因父母被抓成了孤儿，有的负伤逃回来后成了残废，有的生死不明，当地军民“悲号声彻原野”。八月，大同总兵郭登因为瓦剌骑兵经常出没于边塞干扰边民生活，建议在边塞制造名为偏厢车的战车，并组织装备这些战车的部队保护边民。这种偏厢车“辕长一丈三尺，前后横辕阔九尺、高七尺五寸，厢用薄板、各留置铳之孔”，每辆车配备“神枪二人、铜炮一人、枪手二人、强弓一人、牌手二人、长刀二人、通用甲士十人”共二十名士兵。作战时，除了编组在偏厢车的车兵外，还配备使用“将军铳”的炮兵二百四十人（每十二人操纵一门火炮）和一两千名马、步军士。此外，再配备一辆高度在二丈七尺以上的四轮望楼车，以观察远方情况。望楼车观察到敌情后，以五种颜色旗帜的代表方向，用金鼓声发信号和命令。
郭登的建议其实是建立一个有一定机动性的火器车营保护大同边民。这个建议虽因各种原因没有被明廷采纳，但偏厢车却在后世介绍明朝武备的史籍中多次出现，可见郭登提出的建军方式经过人们不断改良，被后来的君臣采纳。
景泰四年（1453年）正月癸亥，明提督蓟州等处军务、右佥都御史邹来学因“密云、古北口、潮河地方宽漫，又系走沙，难以修筑墙垣”，建议给这些地区的明军配备大型战车辅助防御，明代宗同意了他的建议。
古北口是著名的长城关口，在史籍中作为“兵家必经之地”频频出现。当时因环境恶劣，修筑的防御工事经常“为水所冲”，造成防御线出现漏洞。于是，明廷想使用战车与车营作为机动防御力量，增强防御。
其实，在古代相当长一段时间里，守城并不像现在影视剧中描绘的那样：守军全部站在城墙上，通过向下射箭或投掷滚木礌石以及开炮进行防御。实际上，守军往往会派一部分士兵在城下布阵对敌。因为古代很多城市边塞的城墙较为狭窄，“仅容一人单立”，无法展开和制造足够的火力杀伤城下的敌军。如果城墙上的守军被敌人杀死了，因城墙狭窄，很难及时补充守城士兵，致使出现防御薄弱点，为敌军破城提供机会。守军龟缩城内也容易给敌人机会，使其挖掘地道或者使用攻城器具。所以真正的守城往往需要部分士兵在城下列阵迎敌，支援城墙上的守军。为了保证城下士兵不被敌军的骑兵轻易冲溃，鹿角、拒马木等工具便被发明出来，明代时又出现了战车。“分一半步军于土城外下营，外围用鹿角车辆”。战车与拒马、鹿角相比，好处是不仅可以“拒马”，还可以“避箭”，进一步保护了士兵的安全。
在这些措施下，景泰、天顺、成化三朝，古北口都没有被北敌破关而入，还经常因作战有功被赏赐，战车的功劳应当不小。成化十九年（1483年）时，明廷采纳了户部右侍郎李衍的建议“于永平一带（今河北省卢龙县）关隘相度山势铲削，令据危险处置炮石当平旷处凿坑堑及设为钉签窝弓以制虏骑冲突”，也就是在北敌容易进入和通过的地区设置机关陷阱，进一步增强了边境的防御能力。
前文所说的大部分双轮和四轮战车都比较笨重，需要数匹骡马牵引，这在平原尚不觉得，在地形复杂的山区则会难以行动。于是，正统十四年，宁夏总兵张泰将之前需要七匹骡马牵引的大车改为只需一匹骡马牵引的小车，得到了皇帝的赞赏。景泰元年九月，明陕西兰县都指挥佥事李进建议，创造一种独轮小车装备军队。这种独轮车每辆用三人操作，“上施皮屋前用板篱画以兽面”，也就是用皮做顶盖，用木板做成画有兽面的前部护盾，在护盾上开铳口，以方便配备的一门碗口铳、四门手把铳和十四支神机箭能发射攻击。这种独轮车“行则以车为阵，止则以车为营，视贼人众寡强弱为进退”，增强了战车作为“机动火力平台”的战力。
至此，明代“车营”（明朝正式建立车营是在嘉靖年）的战术思路终于成型——将战车作为“机动火力平台”，随着作战形势的变化或进或退，或攻或守，非常灵活。
景泰二年（1451年）六月，吏部郎中李贤也设想了一种战车战法。他建议大规模建造的战车，“四围箱版内藏其人下留铳眼上开小窗，长一丈五尺（4.8米）、高六尺五寸（2.08米），前后左右横排枪刅，每车前后占地五步”。在作战布阵时，“用车一千辆”，占地“十六余里”。这个方阵的尺寸已与宋代的“平戎万全阵”不相上下，战术要求也和“平戎万全阵”类似，即在平原地带与优势骑兵展开会战。因此，李贤建议在宣府、大同、辽东大规模使用这种战车，并派将领用这种战车深入沙漠进攻蒙古腹地。明代宗对这个建议深表认同，令官员“采取而行”。可惜的是，当时的明政府已没有足够力量支撑用战车出塞的作战构想。但边境形势的变化很快让火器车营出现在了明军军事序列里。
明朝时的河套地区示意图
催生车营
经过永乐、洪熙、宣德、正统、景泰、天顺六朝，明朝的北方防线因各种原因已大幅收缩，原来的纵深变成了前线。曾没被蒙古人染指的河套地区，因东胜卫撤守就渐渐成了蒙古人的乐园。
“黄河百害唯富一套”，水草丰美的河套地区此时已暴露在蒙古的铁蹄之下。河套地区原本不属于明军防线，防备较为松懈，防御工事和驻军都不能与明政府重点经营的宣府、大同相提并论，这就给蒙古人的入侵提供了机会。
最初，蒙古进入河套只是在黄河结冰时，待黄河化冰前夕就会离开。所以宣德年间，明政府的应对方法是黄河结冰时，从其他卫所调集军队驻扎在河套地区的堡垒，化冰后遣军队回原卫。这时，明朝在与蒙古的实力对比中依然占据上风。土木堡之变后，明蒙攻守转换，明军已难以阻挡蒙古人进入河套的势头。蒙古部族最终形成了“套寇”（进入河套地区的蒙古人）。景泰五年（1454年），以瓦剌为首的蒙古势力爆发内讧，也先被杀，大批蒙古部族开始进入河套地区，其中还有获得明廷许可的兀良哈三卫。
对蒙古人来说，河套地区还有特别的意义。成吉思汗在世时曾到过河套地区的乌拉山，并大赞河套地区：“丧乱之世可以隐遁，太平之世可以驻牧，当在此猎捕麋鹿以游豫晚年。”甚至传说成吉思汗死后，其灵车经过乌拉山时陷入泥沼无法拽出，最后经过祷告才从泥沼中拽出来。元朝建立后，祭祀成吉思汗的“八白室”也坐落在河套地区。这些传说无疑让河套地区在蒙古人心中有了特殊地位。于是，蒙古人想方设法进入河套地区。
景泰七年（1456年），鞑靼太师孛来率部进入河套，并在次年也就是天顺元年（1457年，明英宗已复位）开始入寇明朝边境。同年二月和五月，孛来先后入寇延绥（今陕西省榆林市榆阳区）、宁夏等地，十二月又入寇庄浪（今甘肃省平凉市庄浪县）。此时的明政府因宁夏地区边防薄弱，无法抵御数万蒙古骑兵的侵蚀，只好派遣都督同知马政为使节携带礼物与孛来接触。结果，孛来扣押马政，并以粮食不足为由向明朝廷索要粮草。天顺元年二月，都指挥李懋战死，五月，参将种兴战死。虽然这些边将官职不高，所率士兵数量也不多，但对明朝的边防产生了恶劣影响。蒙古取得这些小胜后变得更加有恃无恐。天顺五年（1461年），鞑靼少师阿罗出也进入河套，其部族成为第一个在河套地区长期放牧的蒙古部族。这本会对明朝边境造成极大威胁，但蒙古毛里孩、孛罗忽等部次年也进入河套。这些蒙古实力派为了争夺河套地区的控制权和对蒙古的领导权而互相攻杀，无暇南下，从而暂时减轻了明朝的边防压力，为明军提供了反击机会。
针对河套地区的地形条件，明军将火器战车作为反击的重要武器。在之前的天顺四年（1460年），为了防御孛来入侵，明廷就已经造轻车五百，火铳、火炮各三千加强边军实力。天顺六年（1462年），宁夏总兵张泰又造了一种新战车。这种战车“上置两枪，安小铜炮三个，四门四角各载大铜炮两个，车上用二人，一人打神枪，一人燃炮火，每乘用卒十人推辕运车等”，“以铁丸二十，激发之力远及二百步外，洞坚彻刚，百发百中”，进一步加强了战车配备的火力。
进入成化年间，随着内讧减少，蒙古对河套地区的威胁进一步加深，对明朝边防造成了越来越大的压力。天顺末年，明将房能建议出兵河套进行“搜套”，并提出“除潜寇以靖边疆，移营堡以固边方，制利器以破敌锋”。但其建议暂时没被明政府采纳。成化二年（1466年）正月，定襄伯郭登向明政府提了多项军事建议，大部分得到了明宪宗的采纳。其中一条便是为军队配备一种只需两人操作但可承载九人武器装备的小型战车。这种战车除了运输功能外，“行则为阵，止则为营，上以铁索勾连，下立木桩支柱，车前张布为盾画为猊首，远望则如城垒近攻以固人心”，提高了步兵的攻击力和防御力。
成化二年五月，因毛里孩部久驻河套，明廷内部重提“搜套”一事。此时，已是吏部尚书的李贤认为，进入河套的蒙古入寇特点是：“我兵方集而被已退去，兵散未久而彼又复来，如此不惟劳师费财，而边民亦不得按堵矣”，即充分利用游牧民族的机动优势使明朝军民不胜其扰。对付这种游击战术，李贤的计划是发动大规模进攻，“今欲安边必须大举而后可也”。他先在陕西筹集粮草战备，命陕西、延绥、宁夏、甘凉、大同、宣府等地抽调精锐，制造战车、拒马等工具，并选练一万精锐步骑防备后方，并提出当年秋天或明年春天蒙古入寇之际，大军出动痛击蒙古军的作战计划。明宪宗同意了此计划。但同年七月，明政府尚在讨论计划时，毛里孩部就开始相继入侵固原、宁夏、延绥等地，于是明廷加紧准备，意图尽快将“搜套”推入作战阶段。为了争取时间，明政府于成化三年（1467年）二月同意了蒙古毛里孩的通贡请求。此时，明政府的“通贡”某种意义上已具有了“岁赐”性质，与之前为了拉拢羁縻蒙古的通贡性质有些差别。
允许毛里孩的通贡请求并不能从根本上解决河套地区的边防危机。成化五年（1469年），蒙古阿罗出部进入河套，随后不断入侵明朝边境。明政府派遣时任宣府巡抚的王越率兵抵御未能解决问题后，便开始增加兵力。成化六年（1470年），抚宁侯朱永为总兵率京军一万名，宣府、大同士兵各五千名，合计两万人增援河套，击败了阿罗出部，阿罗出本人中流矢受伤，但河套的蒙古人依然十分活跃。成化八年（1472年）四月，明廷派一万精兵驻守花马池等地，其中三千骑兵驻扎在兴武营并承担支援花马池的任务，五千马步军和三百辆战车驻守在花马池，以防备蒙古入寇。根据人数可知大约五六人使用一辆战车，应当是轻型战车。成化九年（1473年）蒙古诸部入寇时，王越避实击虚，率军攻破了位于红盐池的蒙古联营，“斩首三百五十五级、获取驼马牛羊无数”。劫掠归来的蒙古部族发现营地被明军焚毁，妻子牲畜已不知所踪，“相顾痛哭”。明军给进入河套的蒙古部族造成重大损失后，“套寇”才暂时撤出河套地区。
早在成化八年秋，余子俊就曾建议修筑一条“东起清水营，西抵花马池，延袤千七百七十里”的长城。为了减少工作量，余子俊意图充分利用当地的自然条件“依山形，随地势，或铲削，或垒筑，或挑堑，绵引相接，以成边墙”，明廷最终同意了他的建议。成化九年明军大破“套寇”后，余子俊调集人力物力于成化十年（1474年）四月开始修筑，同年六月完工，前后不到三个月，这便是延绥镇长城。长城完工后，曾遭到人们质疑“沙土易倾，寇至未可恃”。成化十八年（1482年）时，入侵的蒙古人撤退时被长城阻隔，难以逃脱，证明余子俊所修长城的坚固。这段长城在之后的历史中又进行过加固，万历年间包砖加固后，延绥镇长城正式完成。
为什么明政府最终以修筑边墙，而不是以战车扫平河套地区的蒙古人？四朝元老王琼在《北虏事迹》中道出了原因：
胡人以畜牧为生，骑射为业，侵暴边境，出没无常，大举深入，动至数万。历代以来屯兵戍守，寡则艰于应敌，多则困于转输。是故虏众易合而势常强，我兵难聚而势常弱。惟其弱也，故有与之和亲，为之纳币而不耻者。其甚至于陷没疆土，臣事犬羊。如五胡乱华，蒙古灭宋，夷狄之祸，于斯极矣。若夫英勇之君，愤夷狄之侵凌，竭天下之财力，穷兵远讨，犁庭扫穴，中国强矣。然而内自敝甚，至亡国如秦、隋之为，亦非计之得也。是以论者谓御戎无上策，良以此耳。
虽然明军的战车“搜套”战略没有获得成功，但从明朝人的历史记载中能发现，这个时期火器战车已被大量运用在明军与蒙古的河套争夺战。成化三年六月，面对毛里孩和建州女真在西、东两个方向对明朝的军事威胁，靖虏将军、总兵官、武靖伯赵辅向明宪宗建议使用战车，并举例天顺年间宣城伯卫颍在凉州（今甘肃武威）用战车作战的例子。其实早在天顺年间，辽东巡抚程信就曾制造过战车。赵辅此时的建议应该是将新式战车投入使用。明朝名臣余子俊也曾在《为军务议造战车事》中写道：“追忆天顺年间臣守西安，曾办车料送至宁夏，成造兵车用无不利，至今赖之。”后来嘉靖年间，山西都御史张松称：“兵车之制，自旨记之。先臣余子俊用之宣大，屡立奇功。”算是对余子俊说法的肯定。
当然，期间也有一些反对意见。成化九年二月，时任陕西巡抚的马文升就认为陕西地区制造战车不仅没能起作用，还给人民带来了极大负担，于是请求停止制造战车。
但总体上，明代火器战车和车营的发展没有受到干扰。成化十二年（1476年）八月，御史李宾建议修造偏厢车五百辆、鹿角五百具，用这些装备一支五千人的战车部队，并令明朝边境各地方机构组建类似的战车部队。如果这个建议被采纳，这支部队可能会成为明朝最早的“车营”。但经过讨论和试验，明宪宗在顽固势力的压迫下最终否决了这个建议。
虽然新造战车的奏议被明宪宗否决了，但改造现有战车的建议则被采纳了。成化十三年（1477年）十二月，甘肃总兵王玺建议将现有战车加以改造：在车中部设一可以旋转的炮架以搭载火炮。这种改装后的战车被称为“火雷车”。至此，明代的火器战车基本发展成型，相配套的车营组织与战术的出现仅是时间问题了。