明朝永乐八年（1410年）征交趾时，明成祖朱棣在京军中组建了专门的枪炮部队——神机营，这种独立枪炮部队建制在当时中国乃至世界各国都处于领先地位，比欧洲最早成为建制的西班牙火枪兵（创建于1510 年），要早一个世纪左右。
神机营是中国和世界上最早建立的火器部队，担负著“内卫京师，外备征战”的重任，是朝廷直接指挥的战略机动部队。神机营与明初创编的卫所驻军的编制不同，其最高编制级别为营，营编提督内臣 2 人、武官 2 人、掌号头官 2 人；营下编中军、左掖、右掖、左哨、右哨五军，各设坐营内臣 1 人、武臣1人，除中军下领四司外，其馀各领三司；每司设监枪内臣1人、把司官1人、把牌官 2 人。营专习神枪、神炮。稍后，又得都督谭广马 5000 匹，称五千下营，附於神机营，设官如神机营以下各军，营下编四司，每司设把司官 2 人，神机营的任务是主管操练火器及随驾护卫马队官兵。
明朝的战争形态，战争模式和之前的历朝历代相比，有了非常巨大的变化，其中的火器的应用是起到了核心的地位。如果说中国的火器在战场上面的应用，宋朝是萌芽阶段的话，那么明朝就是大发展的时代，而出现这种形势则是与朱元璋的发展历程息息相关的。朱元璋在长江附近起家，在他发展之初，就有一个叫焦玉的人献上他所研制的火器，于是朱元璋的队伍成为了江南起义军当中可以说是唯一的火器成为制式装备的起义军。江南水网纵横，再加上刘福通的北伐，蒙古人引以为傲的骑兵队伍发挥不了应有的威力，于是拥有火器的朱元璋很快就尝到了甜头，在与陈友谅的一系列战斗当中，火器起到了极其重要的作用。在南昌攻防战当中，陈友谅挥军60万围攻南昌，结果南昌的朱军在火铳的帮助下使陈友谅久攻不下。而其后的鄱阳湖大战朱元璋的军队更是发挥了火器的威力，使用了当时中国最先进的“火炮、火铣、火箭、火蒺藜、大小火枪、大小将军筒、大小铁炮、神机箭”等火器，开创了在水战中以“舰炮”轰击敌舰的先例。火器成为了明军的制式兵器之一，通常明军的构成为“铣十，刀牌二十，弓箭三十，枪四十”，火器的比例占到了10％。
清朝末期组建的一支精锐部队也称“神机营”，兵丁来自骁骑、前锋、健锐、步军、火器等军营，下辖马、步队25营，官兵14000多人。
明朝中期以前（十六世纪中期以前）神机营的编制 ：资料来源，《皇明经世文编》之二百四十：曾襄愍公复套条议四（条议）：
全营兵力:步兵3600人(全配火器)；
骑兵1000人；
炮兵400人(管理野战重炮及大连珠炮)；
共计官兵5000人。
装备火器:霹雳炮3600杆(步兵火铳)；
合用药9000斤；
重八钱铅子90万个；
大连珠炮200 杆(多管火铳)；
合用药675 斤；
手把口400 杆(炮兵防身用手铳)；
盏口将军160位(野战重炮)。
孙承宗编炼的车营资料(标准车营): 资料来源：《练兵实记》，《车营扣答合编》。
全营兵力:步兵3200人；
骑兵2400人；
辎重车夫512人；
各级军官，侍从，传令，杂役515人；
共计官兵6627人。
装备火器:枪1984枝，
其中鸟铳256枝；
3眼枪1728枝；
大小佛朗机共256挺；
各种火炮(红夷，神飞，灭虏等等)88门。
装备车辆:偏厢车128辆(战车)。
辎重车256辆。
明朝后期车营编制的详细资料(孙承宗和戚继光)
关于车营的编制:战车子营按照营－冲－衡－乘－车分5级编制。
每营4冲－每冲2衡－每衡4乘－每乘4车(偏厢车)，
合计战车128辆，配属给步兵子营使用。
步兵子营和骑兵子营则仿造战车子营编制。
步兵子营每100人为1乘－400人为1衡－800人为1冲－4冲3200人为1步兵子营。
骑兵子营以50骑为1乘－200骑为1衡－400骑为1冲－4冲1600骑兵为1骑兵子营；
另配一个2冲的骑兵权勇队(预备队)，一共有2400名骑兵。
