从火炮出现到19世纪中叶以前，大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、霰弹和溜霰弹。最初的线膛炮是直膛线的，主要目的是为了前装弹丸方便。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纪初欧洲各国进行了线膛炮的试验。1846年，意大利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，炮闩得到了改善，火炮实现了后装，发射速度明显提高。
线膛炮的采用是火炮结构上的一次重大变革，直到现在，线膛炮身还被广泛而有效地使用。滑膛炮身则为迫击炮等继续使用。
反后坐装置的创制19世纪末叶前，炮身通过耳轴与炮架相连接，这种火炮的炮架称为刚怜炮架。刚性炮架在火炮发射时受力大，火炮笨重，机动性差，发射时破坏瞄准，发射速度慢，威力提高受到限制。19世纪末期出现了反后坐装置，炮身通过它与炮架相连接，这种火炮的炮架称为弹性炮架。1897年，法国制造了装有反后坐装置（水压气体式驻退复进讥）的75毫米野炮，后为各国所仿效。弹性炮架火炮发时时，因反后坐装置的缓冲，作用在炮架上的力大为减小，火炮重量得以减轻，发射时火炮不致移位，发射速度得到提高。弹性炮架的采用缓和了增大火炮威力与提高机动性的矛盾，火炮结构趋于完善，是火炮发展史上的一个重大突破。
19纪末期，相继采用缠丝炮身、筒紧炮身、强度较高的炮钢和无烟火药，提高了火炮性能。采用猛炸药和复合引信，增大弹丸重量，提高了榴弹的破片杀伤力。20世纪初，一般75毫米野炮射程为6500米，105毫米榴弹炮射程为6000米，150毫米榴弹炮射程为7000米，150毫米加农炮射程为 10000米，火炮还广泛采用了周视瞄准镜、测角器和引信装定机。
第一次世界大战期间，为了对隐蔽目标和机枪阵地射击，广泛使用了迫击炮和小口径平射炮。为了对付空中目标，广泛使用高射炮。飞机上开始装设航空炮。随着坦克的使用，出现坦克炮。机械牵引火炮和自行火炮的出现，对提高炮兵的机动性有重要的影响。骡马挽曳火炮仍被大量使用。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。一般采用的有203～280毫米榴弹炮和220～240毫米加农炮。法国1917年式220毫米加农炮，最大射程达22公里。德国1912年制成的420毫米榴弹炮，炮弹重1200公斤，最大射程9300米。各国还采用过在铁道上运动和发射的铁道炮。