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五代十国是唐朝灭亡后中国历史上又一次大分裂时期，前后历时七十余年，至赵匡胤篡周改宋后，统一了黄河以南大部分领土，结束了五代。
五代时期，环首刀无论是在史料中还是图像中都极少出现，在五代王处直墓石雕武士中，能看见环首剑的形象（图67）。环首为三曲，外有连珠纹，环内凸起的装饰已经由三叶纹演化为如意纹，整体环首明显是对晚唐风格的延续。从五代开始，环首形式不仅在刀中使用，在塑像和壁画中剑的形式反而更多。
宋朝是中国冷兵器发展变化最繁杂的时代，也是中国兵器发展的一个重要的分水岭。宋朝的外部环境是历代中原王朝最差的，先与辽反复争夺幽云十六州，后经过澶渊之盟达成两国百余年的和平；紧接着与西夏鏖兵西北，反复争夺陕西、甘肃，两国在整个北宋时期百余年内数次大战，至靖康之难后，西夏仍旧蚕食北宋领土。建炎南渡后，赵宋退守江南，宋夏战争结束；随着女真人建立金朝，宋、金两国暂时结成联盟共同灭辽后，宋、金开始交战，两国在陕西、山东、浙江、湖南反复拉锯，时间跨度达百年；蒙古灭金后，开始进攻南宋，南宋支撑四十余年，最终国灭，忽必烈随后在中原建立元朝。两宋王朝国祚三百余年，从建国开始，不断与北方游牧民族政权发生战争，所以在这个阶段，辽、金、宋三国的武备相互交融、彼此影响，这个时期也是中国兵器发生重要变化的阶段。大量打砸类兵器，如鞭、锏、锤（骨朵）装备军队，锤（骨朵）甚至成为重要礼器。
宋朝史料中对仪刀有详细记载，《宋史·仪卫志》载：
御刀，晋、宋以来有之。黑鞘，金花银饰，靶轭，紫丝绦帉
。又仪刀，制同此，悉以银饰，王公亦给之。刀盾。刀，本容刀也；盾，旁排也。一人分持。刀以木为之，无鞘，有环，紫丝绦帉錔。
从史料来看，宋仪刀鞘室髹黑漆，装饰金银，柄绳为紫色丝绦，较为特殊的是柄的式样，“靶”通“把”，手柄；“轭”本身是驾车时搁在牛马颈上的曲木，此处似乎指柄是有弧度的，这点颇令人费解。宋朝史料明确记载大朝会、皇帝出行卤簿宫廷仪卫使用“仪刀”。卤簿仪仗中的“刀盾”注解中说明刀为木刀，但是形制上“有环”，紫色丝绦手绳。中国国家博物馆保存北宋《大驾卤簿图书》中绘制有仪刀形象，在图像注解中“左右监门校尉二人骑执银装仪刀居后门内”（图68），图像中的仪刀整体是直刀，柄首应该是环首。从《大驾卤簿图书》注解来看，北宋卤簿基本延续唐制。
河南巩义北宋皇陵中除了宋太祖赵匡胤永昌陵、太宗赵光义永熙陵、神宗永裕陵三陵中使用环首剑形式（图69），其他陵前石翁仲使用的剑多是圭首形，这个阶段是圭首和剑环混用的时代。宋陵剑格形式也发生变化，永裕陵使用了月牙形剑格，部分使用一字格。南宋石翁仲不再使用环首剑，多用龙吞锏。说明在宋朝，环首仪刀已经被环首剑代替。北宋武宗元绘制的《朝元仙仗图》中，诸多神仙前端有一神将持环首长刀开道（图70），推测此种环首应该就是北宋的仪刀形象。至南宋，在四川泸县宋墓中出现相当数量的环首剑形象（图71），基本未见环刀。彭州江口南宋虞公著墓中出现手刀形象（图72）是非常罕见的例子，刀头略宽，刀尖斜直，刀首为环首。现存的两宋绘画、石翁仲所持的环首剑的比例较多，应该与唐宋时期将剑的品格赋予了更多的内涵有关，剑成为将领的佩带军器，进而成为神将的武器，而刀的地位越发进入下层，是普通军士使用的器物，以致在图像中剑的数量远远多于刀。事实上，宋代官方史料记载军队的环首刀数量是惊人的，《资治通鉴长编》中记载：
神宗熙宁五年五月庚辰朔，御文德殿视朝。命供备库副使陈珪管勾作坊，造斩马刀。初，上匣刀样以示蔡挺，刀刃长三尺余，镡长尺余，首为大环。挺言：制作精巧，便于操击，实战阵之利器也。遂命内臣领工置局，造数万，分赐边臣。斩马刀局盖始此。 （《资治通鉴长编》卷二百三十三）
从史料可知宋军中动辄装备“数万”环首刀。《宋史》记载：“元丰元年冬，鄜延路经略使吕惠卿乞给新样刀，军器监欲下江、浙、福建路制造，帝不许，给以内南库短刃刀五万五千口。”这种新样式的刀是否为环刀？史料未做详细记载，不知是何种形制。
山西金朝平阳府墓葬中大量出土雕花砖，砖雕中有不少武士形象（图73），有两铺砖雕表现的是“二十四孝”中的“拾椹奉亲、舍己救弟”，故事虽然说的两汉故事，雕刻的人物则是按照金军形象塑造的，可见军官擐甲，手持曲环剑，兵丁手持环首刀，其刀型与宋虞公著墓环首刀几乎一致。
事实上，在两宋的考古中，出土的环首刀远远超过剑的数量。1974年江苏省丹徒县（今镇江市丹徒区）出土了一只南宋环首铁刀，刀脊近茎处錾刻有“两淮制置印侍郎任内咸淳六年造”十四字（图74），刃长64厘米，宽4-4.6厘米，茎19.5厘米，现存中国人民革命军事博物馆。1982年淳安县出土了一批铁兵器，共计二十件，其中刀十五件，剑一件（图75），（ 鲍绪先、王召里《浙江淳安县出土宋代兵器》，《考古》1988年第4期 ）最长的环首刀刃长68厘米，宽4厘米，全长82厘米，柄长14厘米。杭州工艺美术博物馆藏一只征集宋刀，长76.3厘米，刀环最宽5.5厘米，刀背錾刻铭文“辛亥二月枢密院提督所造”（图76）。两处考古实物中的宋刀与四川墓室石雕武士所持环首刀造型一致。现有的考古实物说明，南宋环首刀大体刃长在60—70厘米之间，刀格为平面桃形，刀首为环首。此类造型的宋刀在《武经总要》中被称之为手刀，也是两宋时期军中重要的军器，宋手刀普遍刃长不超过70厘米，背厚7—8毫米，此种尺寸的刀非常适合挥舞。宋军主要是步兵，宋人平均身高大致在165厘米左右，人手与地面的距离就是65厘米左右，所以在这样的条件下，过于长的刀刃并不合理，故两宋时期的宋刀刃长多控制在65厘米左右。宋刀环首制作相对简单，形状多为简单的圆形，部分为轻微椭圆形。有些是刀环和刀茎整体锻造在一起，有些环是单独制作好后，刀茎反折回来抱紧刀环。
2014年7月在贵州遵义新蒲发现的播州第十四世土司杨价夫妇合葬墓，是一座南宋时期的大型土坑木椁墓。该墓从未经盗扰，已发现各类精美金银器80余件，出土一只包金环首直刀（图77），由于此墓尚未公布考古报告，此刀的准确细节尚不得知。央视纪录片对此墓发掘做了较为详细的报道，从影像中可知此环首刀为双手长直刀，环为铁芯包金，环首下端有一凸起，上有圆雕双狮，柄有数道金丝缠绕，剑格为两个并排扁圆构成。另一只刀有柿蒂形格，刀首形式不详。国内收藏家珞珞如石先生保存有相同形制、年代稍晚的佩刀，此刀的刀环是金环、象牙手柄，表面银丝编缀万字锦地，刀刃血槽中错金银缠枝花卉（图78）。
岳飞是中国历史上杰出的军事家、爱国志士，南宋时期“中兴四将”之一，《宋史》《金陀粹编》中都记载岳飞与岳家军善使刀。靖康元年（1126），岳飞在滑县与金军数百骑兵相遇，他命随军武士为其掠阵，他对麾下说敌人不知道我的虚实，趁着他们没有整备好，可以击破，“独驰迎敌，有枭将舞刀而前，先臣以刀承之，刃入寸余，复拔刀击之，斩其首，尸仆冰上。”岳飞武艺极为高强，接敌后只一合就斩杀对手，史书虽未言明岳飞使用何种刀，但是南宋军队基本都是使用环首刀，所以岳飞斩金将大概率用的就是环首刀。岳家军在对抗金军“铁浮屠”的时候都使用“麻扎刀”，“麻扎”实指刀柄缠麻，此类刀应该都是双手刀，风格应该与丹阳“两淮制置印侍郎任内咸淳六年造”环首刀相近。