南宋后期，由于火药的性能已有很大提高，人们可在大竹筒内以火药为能源发射弹丸，并掌握了铜铁管铸造技术，从而使元朝具备了制造金属管形射击火器的技术基础，中国火药兵器便在此时实现了新的革新和发展，出现了具有现代枪械意义雏形的新式兵器——火铳。
火铳的制作和应用原理，是将火药装填在管形金属器具内，利用火药点燃后产生的气体爆炸力射击弹丸。它具有比以往任何兵器大得多的杀伤力，实际上正是后代枪械的最初形态。中国的火铳创制于元代，元在统一全国的战争中，先后获得了金和南宋有关火药兵器的工艺技术，立国后即集中各地工匠到元大都（今北京市）研制新兵器，特别是改进了管形火器的结构和性能，使之成为射程更远，杀伤力更大，且更便于携带使用的新式火器，即火铳。
目前存世并已知纪年最早的元代火铳，是收藏于中国历史博物馆的一件元至顺三年（1332）铜铳。铳体粗短，重6.94千克。前为铳管，中为药室，后为铳尾。铳管呈直筒状，长35.3厘米，近铳口处外张成大侈口喇叭形，铳口径10.5厘米。药室较铳膛为粗，室壁向外弧凸。铳尾较短，有向后的銎孔，孔径7.7厘米，小于铳口径。铳尾部两侧各有一个约2厘米的方孔，方孔中心位置，正好和铳身轴线在同一平面上，可以推知原来用金属的栓从二孔中穿连，然后固定在木架上，如这一推测不错，则这个金属栓还能够起耳轴的作用，使铜铳在木架上可调节高低俯仰，以调整射击角度。
1961年张家口地区出土一件火铳，全长38.5厘米，铳管的筒部较细但口部外侈更甚，呈碗口状，口部内径12厘米，外径15.8厘米，故又称为大碗铳。此铳与前述元至顺三年铳基本属同一类型，也是安放在木架上施放的，被定为元代遗物。
与上面铜铳不同的另一类铜铳，口径较上一类小得多，一般口内径不超过3厘米，铳管细长，铳尾亦向后有銎孔，可以安装木柄。最典型的例子，是1974年于西安东关景龙池巷南口外发现的，与元代的建筑构件伴同出土，应视为元代遗物。铜铳全长26.5厘米，重1780克。铳管细长，圆管直壁，管内口径2.3厘米。药室椭圆球状，药室壁有安装药捻的圆形小透孔。铳尾有向后开的銎孔，但不与药室相通，外口稍大于里端。发掘出土时药室内还残存有黑褐色粉末，经取样化验，测定其中主要成分有木炭、硫和硝石，应为古代黑火药的遗留，是研究我国古代火药的实物资料。另外，此铳的口部、尾部及药室前后都有为加固而铸的圆箍，共计6道。与这件铜铳形状、结构大致相同的铳，在黑龙江省阿城县半拉城子和北京市通州区都出土过。这类铜铳尾部的銎孔，是用以插装木柄的。
将以上两类元代铜火铳比较一下，可以看出它们的不同特点。从重量看，前一类重而后一类轻。以至顺三年铳和西安出土铜铳相比，二者重量之比约为四比一；比口径看，前一类大而后一类小，前类超过10厘米，甚至超过15厘米，而后一类仅2至3厘米。仍以至顺三年铳与西安铳相比，二者口径之比约为四点六比一，也就是说前者约为后者的5倍，从使用方法看，前一类尾部銎孔粗，銎径以至顺三年铳为例，近9厘米。这样粗的銎孔如装以木柄，柄粗也应为9厘米左右，而单兵用手握持这样粗的柄是极困难的，何况还要点燃施放，铜铳还要震动，所以非用安放木架固定的做法才成。而后一类的柄径不过3厘米左右，正适于单兵用手握持施放。同时，从火铳本身的特点看，前一类口径大而铳体短，后一类口径小而铳体长。从以上几方面的分析比较看，它们确实代表了两种不同类型，前一类可以视为古老的火炮；后一类则是供单兵手持使用的射击兵器，可以说是近代枪械的雏形。
火铳这种新式兵器自元代问世之后，便以其由于青铜铸造的管壁能耐较大膛压，可装填较多的火药和较重的弹丸而具有相当的威力。又因它使用寿命长，能反复装填发射，故在发明不久便成为军队的重要武器装备。到元朝末年，火铳已被政府军甚至农民起义军所使用。《元史·达礼麻识理传》中便记有至正二十四年（1364年）达礼麻识理为对抗孛罗帖木儿，布列战阵，军队中“火铳什伍相联”，可见装备的火铳数量已相当可观。
元末明初，太祖朱元璋在重新统一中国的战争中，较多地使用了火铳作战，不但用于陆战攻坚，也用于水战之中。通过实战应用，对火铳的结构和性能有了新的认识和改进，到开国之初的洪武年间，铜火铳的制造达到了鼎盛时期，结构更趋合理，形成了比较规范的形制，数量也大大增加。
从北京、河北、内蒙古、山西等地出土的洪武年间制造的铜火铳看，大致是前有细长的直体铳管，管口沿外加一道口箍，后接椭圆球状药室。药室后为铳尾，向后开有安柄的銎孔，銎孔外口较粗，内底较细，銎口沿外也加一道口箍。另在药室前侧加两道，后加一道加固箍。河北省赤城县发现的洪武五年（1372）火铳长44.2厘米，口内径2.2厘米，外径3厘米。铳身刻铭文“骁骑右卫，胜字肆佰壹号长铳，筒重贰斤拾贰两。洪武五年八月吉日宝源局造。”将它与内蒙古托克托县黑城古遗址发现的3件有洪武纪年铭文的火铳相比，可以看出它们的外形、结构和尺寸都大致相同。托克托出土的一号铳为洪武十二年（1379）造，全长44.5厘米，口内径2厘米。为袁州卫军器局造：二号铳洪武十年（1377）造，长44厘米，口内径2厘米，凤阳行府造；三号统长43.5厘米，口内径2厘米，也是洪武十年凤阳行府造。以上4件洪武火铳铸造地点虽不在一处，但形制、结构基本相同，长度仅相差1～10毫米，内口径相差2毫米，说明当时各地铜铳的制造已相当规范化。
以上介绍的4件洪武火铳形体细长，重量较轻，应是单兵使用的轻型火器，亦可称手铳。明洪武年间还有一类口径、体积都较大的火铳，也称碗口铳，实物如现藏中国人民革命军事博物馆的一件，为洪武五年铸造，全长36.5厘米，口径11厘米，重15.75千克，铳身铭文“水军左卫，进字四十二号，大碗口筒，重26斤，洪武五年十二月吉日，宝源局造。”与元代大碗口铳相比，碗口不再向外斜侈而是呈弧曲状，铳管更粗，药室明显增大。山东地区发现的洪武年铸造的同类火铳，形状相同，唯口径更大。接近15厘米。口径增大，铳筒加粗且药室加大，使明代的大碗口铳较元代同类铳装药量更大，装弹量和射程也相应增大，因此威力也更强了。
上述明洪武年间制造的两类火铳，即手铳和碗口铳，无疑是直接继承了元代两类火铳的形制并发展而来，而且很快发展成枪、炮两个系列。
洪武初年，火铳由各卫所制造，如上述数件火铳，就包括袁州卫军器局造和风阳行府造等等，到明成祖朱棣称帝后，为加强中央集权和对武备的控制，将火铳重新改由朝廷统一监制。早在洪武十三年时，明政府已成立了专门制造兵器的军器局，洪武末年又成立了兵仗局，永乐年间的火铳便是由这两个局主持制造的。永乐时的火铳制造数量和品种都较洪武时有了更大的增长，并提高了质量，改进了结构，使之更利于实战。
从洪武初年开始，终明一代，军队普遍装备和使用各式火铳。据史书记载，洪武十三年规定，在各地卫所驻军中，按编制总数的百分之十装备火铳。二十六年规定，在水军每艘海远船上装备碗口铳4门、火枪20支、火攻箭和神机箭20支。到永乐时，更创立专习枪炮的神机营，成为中国最早专用火器的新兵种。明代各地的城关和要隘，也逐步配备了火铳。洪武二十年（1387），在云南的金齿、楚雄、品甸和澜沧江中道，也安置了火铳加强守备。永乐十年（1412）和二十年，明成祖朱棣令北京北部的开平、宣府、大同等处城池要塞架设炮架，备以火铳。到嘉靖年间，北方长城沿线要隘，几乎全部构筑了安置盏口铳和碗口铳的防御设施。火铳的大量使用，标志着火器的威力已发展到一个较高的水平。但是，火铳也存在着装填费时，发射速度慢，射击不准确等明显的缺陷，因此只能部分取代冷兵器。而在明代军队的全部装备中，冷兵器仍占有重要的地位。
综上所述，中国元末明初火器的发展，特别是明初洪武年间火铳的制造和使用，在当时世界兵器领域内是处于领先的地位。从明代中期以后，长期陷于发展迟缓状态的中国封建经济以及统治阶级的闭关锁国政策，使元末明初金属管形射击兵器发展的势头停滞下来。15世纪中叶以后，西方的火炮、火枪得到较快的发展，而中国的兵器在很大程度上仍沿袭祖制，有些手铳的形制甚至百年一贯制。火药兵器没能在自己的故乡引起革命的变革，而当它传入欧洲后，资本主义新型生产关系的兴起却使它发挥了革命的作用。资本主义制度的胜利，更促进了枪炮的改进和扩大生产。到明中叶，发明了火铳的中国不得不从国外舶来品中汲取养分，仿制了比火铳更先进的“佛郎机”和“红夷炮”，以及单兵使用的鸟铳等，中国火器的制造又进入了一个新阶段。
