В 1860-е годы начинается распространение в армиях и казнозарядного стрелкового оружия. Распространение унитарных патронов с металлической гильзой и прочных стальных стволов способствовало быстрому его прогрессу. Первой войной, в которой широко применялось казнозарядное оружие под унитарный патрон, стала гражданская война в США 1861–1865 гг. Стремление увеличить скорострельность, используя только мускульную энергию стрелка, породило также многоствольные рукояточные «картечницы» или «митральезы» ружейного калибра, впервые использованные в той же гражданской войне в США. Картечницы привлекли широкое внимание после франко-прусской войны 1870–1871 гг., поступили на вооружение ряда стран, но успех имели ограниченный и остались оружием, «промежуточным» между магазинным и автоматическим. Настоящий путь к автоматизации оружия лежал на пути использования для перезаряжания энергии пороховых газов выстрела. Первый патент на автоматическое орудие с использованием энергии отдачи взял Г. Бессемер в 1855 г., ряд изобретателей получили патенты на автоматическое оружие в 1860–1880 годы (Пилон в 1863 г., Куртис в 1866 г., Люце в 1874 г., Бэйлей в 1876 г., Крика в 1884 г., Манлихер в 1885 г., Рудницкий в 1887 г., братья Клэр в 1888 г. и др.), но не смогли их реализовать. Первым достиг существенного успеха американский изобретатель и предприниматель Хайрем Стевенс Максим, представивший в 1884 г. первый образец автоматического пулемета своей системы, а в 1887-м — новую, значительно усовершенствованную конструкцию. После введения бездымных порохов системы автоматического оружия стали множиться куда активнее. Пулемету суждено было кардинальным образом изменить облик войны, да и танки своим появлением во многом обязаны именно широкому применению пулеметов. «Максим» занял прочные позиции, но уже получил сородичей — появляются пулеметы «Кольт» 1895 г., «Гочкис» 1897 г., «Шкода» 1893 г., «Шварцлозе» 1902 и 1905 гг., ручной «Мадсен» 1900 г.
Скоро возникает мысль придать новому оружию «подвижность», превосходящую пехотную, — в частности, в США уже в 1889 г. полковник Р. Дэвидсон предлагает ставить пулемет на автомобиль (идея боевой колесницы выходит на новый уровень).
В появлении новых взрывчатых веществ, как, кстати, и в исследовании углеводородного топлива, важную роль сыграла нарождающаяся органическая химия. Основные надежды изначально возлагали на пироксилин — «взрывчатый картон», или «огнестрельную бумагу», как его называли. Опыты с бездымным порохом вели А.А. Фадеев в России, Бетчер и Бракан во Франции, Х. Шейнбейн в Швейцарии. В 1868 г. в Германии свой вариант пироксилинового пороха создал Шульце. Но нестабильность пироксилина и склонность к самовоспламенению делали пороха слишком опасными. Стабильный вариант пироксилинового пороха создал во Франции П. Вьель в 1884 г. В 1847 г. А. Собреро в Италии получил жидкий нитроглицерин, в 1854 г. Н.Н. Зинин в России предложил использовать нитроглицерин во взрывчатых веществах. Но только в 1889 г. в Англии Абель и Дьюар впервые получили нитроглицериновый порох. В 1891 г. под руководством Д.В. Менделеева в России создали свой пироколлоидный порох. Бездымный порох позволил резко повысить начальные скорости снарядов и пуль, увеличилась настильность стрельбы, скорострельность, обзор на поле боя стал яснее, управление огнем устойчивее. Наряду с новыми метательными взрывчатыми веществами одно за одним появляются новые мощные вещества бризантного (дробящего) действия — мелинит, аммотол, аммонал, ксилил, тротил и др., заменяющие порох в артиллерийских и инженерных боеприпасах.