汉高祖刘邦（前206～前195在位）对军队和兵器制造非常重视。西汉建立不久，朝廷就颁令在太仆（执掌皇室车马和马政的官吏）属下设“考工令”，专司兵器制造业，“主作兵器弓弩刀铠之属”。还在都城长安内建筑了规模很大的武库，专门贮藏制造好的兵器。
长安武库建在长乐宫与未央宫之间，四周有高大的夯土墙环绕。1975年～1977年，中国社会科学院考古研究所对其进行了勘测发掘，获得西汉长安武库遗址（陕西西安）丰富的资料。武库遗址平面呈横长方形，东西长880米，南北宽320米，夯土围墙厚1.5米。中间一道隔墙将武库一分为二。东半部有4个仓库，西半部有3个仓库，都是呈品字形分布。最大的一座长达230米，宽46米。原来在这些库房中一排排兵器架林立，上面放置了多种兵器。这些兵器架早已腐朽，但在地面上留下了不少支撑兵器架的础石。经清理，发现了许多当年存放的兵器，以铁兵器最多，仅铁镞一项就有1000多件，其他兵器有铁矛、铁戟、铁剑、铁刀、铁铠甲等，特别是铁铠甲已经锈结在一起，往往成坨出土，一坨重达几十斤。青铜兵器只有铜镞和铜戈、铜剑格各一件。考古工作者还发现，各种兵器按不同品类分别储藏在不同的库房中，或放铠甲，或放戟矛剑盾，或放弓弩镞矢，各有其所。这座武库一直使用了二百余年，至西汉晚期王莽篡汉，战乱四起，这座武库才被烈火焚毁。
长安武库只是建在都城的一处储藏兵器之所，类似的武库在洛阳也有。据文献记载，在颍川、广阳、阳陵、山阳等地建有地方武库。就是这些武库，保障了及时地向西汉的军队供给和补充所需的各种军械装备。
西汉前期的军队是骑兵、步兵、战车、弩兵并重的多兵种军队，特别是骑兵发展最快，在战斗中发挥的作用也越来越大。还在楚汉战争时期，汉王刘邦的麾下就有一支由骁将灌婴率领的精锐骑兵部队，以“疾战”称著，曾追杀项羽于垓下，并以八万五千骑追击匈奴士兵于北地、上郡，战功卓著。弩兵在汉军中也很受重视，周勃将军是优秀的硬弩射手，深得刘邦赏识，成了开国元勋。申屠嘉力大身猛，跟随高祖刘邦起兵时，只是一名拉硬弩的力士。后来当了丞相。车兵在军队中仍占一席位置，特别是在开阔地带，配合骑兵、步兵作战，具有很强的威力。汉军的战车部队一直由夏侯婴将军统领。汉朝建立，他任太仆之职，掌管军马的饲养和训练。后来汉廷抗击匈奴，仍然把骑兵与战车作为主力配合使用。
汉帝陵和王侯陵墓随葬的兵马俑坑，为我们提供了研究西汉军队的编组和战阵形式、军械装备、服饰特点的难能可贵的材料。
位于陕西阳陵东侧的兵马俑坑是汉景帝刘启的从葬坑，发现于1990年，规模很大。14排24坑，占地10余万平方米。这些坑底部铺木板，侧壁垒砌枋木，上面用棚板、芦席棚覆盖。目前已发掘了6座从葬坑（编号为3、4、20～23号），出土完整陶俑700余件，俑头320件。这些俑均为武士俑，高约62厘米，均为陶质躯干双腿，插接木制双臂而成。第一次发掘所见陶俑有男有女，原着纺织品衣服，但因年久腐朽，木制双臂损坏，以至成了“裸体”之形。第二次发掘所见，陶俑头载武弁大冠，扎朱红色丝绸陌额，身穿米黄，橙红、灰、白诸色战袍，腰系带，外罩铠甲，腿裹朱红色行滕。其姿态有站立者，有步行者，还有弯腰奔跑者，造型风格写实性极强。眉、眼、发、须画得一丝不苟，陶俑的年龄相貌、表情一一可辨。同时出土的兵器是按陶俑的比例制作的，铁戟、矛、剑、镞和铜弩机、承弓机纤细精巧。值得注意的是，不少的陶俑、车马放置在按一定的规律排列的木箱之中，出土的器物除兵器外，还有生活用具、生产工具以至量器、衡器。俑坑内不但有陶俑，也有牛、羊、犬、鸡、猪等家禽家畜模型，发掘者认为，这些从葬俑坑的性质尚难定论。
陕西咸阳杨家湾4号墓南70米，次序井然地排列着兵马俑坑11座。1座战车坑居中，4座步兵俑坑、6座骑俑坑分居两侧，作五排分布。11座坑内共出土了骑兵俑580多件，步兵俑1800多件，舞乐俑、杂役俑100多件。这些陶俑排列有序，以雄浑的战阵形式在为他们的主帅送葬。居于中央的是朱轮彩绘的兵车方阵，战车的两侧是以军乐为前导的四个步兵方阵，其后是两个骑兵方阵，再后隔一段又是四个骑兵方阵。这支部队的统帅，也就是4号墓的墓主，卒于文、景帝之时，有人推测是西汉前期的名将周亚夫。
俑坑的陶俑身高44～48厘米，个体不大，难与秦始皇兵马俑争锋。但小而不失其精，都是模制成形，再悉心施以彩绘，个个栩栩如生。步兵俑头戴武弁，身穿战袍，腿裹行，足登麻鞋，有的战袍外罩以黑色铠甲，手中持盾。骑兵俑的行装与步兵相似，端然骑在战马之上。这些陶俑原来手中可能持有兵器，但出土时已残损无迹。当时马背上，还没有配置像后来那样两头高起的专用马鞍，而只是用几条革带将厚厚的鞯垫紧紧地拴缚于马背之上，更没有马镫。
杨家湾兵马俑坑反映了西汉前期的军队编制情况。战车部队虽然数量减少了许多，但仍然保持着传统的核心部队的位置。骑兵部队正处于发展之中，其数量有所增加，且自成方阵，这一点比秦代进步。但尚没有骑兵专门的甲装，特别是马背上只有鞯垫，而没有真正的马鞍和马镫，说明当时尚未出现完善的马具。骑兵俑中有的身着铠甲者，向我们显示了重装骑兵（甲骑具装）将要主宰战场的信息。到了汉武帝时期，高起的马鞍代替了鞯垫，骑兵的战斗力提高了，日渐排挤开了战车，成了作战的主力。西汉陶骑兵俑（陕西咸阳杨家湾出土）
西汉时期分封的诸侯王陵也有丛葬坑，1984年在徐州狮子山发现了5座兵马俑坑，其中4个步兵俑坑集中在一起，三纵一横，坑中的陶俑列成一个有前卫部队警戒的步兵军阵。步兵俑有的身背箭菔，有的手持兵器。骑兵坑在稍远处，看来是自成方阵。坑内共出土陶俑2300多件，虽不甚高大，但排列起来也煞是声威雄壮。1995年，考古工作者又发掘了位于俑坑东边的主墓，墓葬虽被盗掘，但那高大的墓室里出土的玉器、金银器、青铜器和印章，仍让人眼界大开。据考墓主人是西汉前期的楚王。
不论是武库，还是兵马俑坑，都证明西汉朝廷是极重视军队建设，重视强兵习武的。正是有了强大的军队，才能平定吴楚七国之乱，才能北击匈奴。霍去病墓前的那件马踏匈奴石雕，正是那种雄浑强悍气势的象征。
如果说西汉前期军队中尚有少数青铜兵器在继续使用的话，到了汉武帝时期已成了钢戟铁矛、强弓硬弩的天下。冶铁技术的进步、鼓风炉的使用为钢铁兵器的制造创造了条件。河北满城中山靖王刘胜墓出土了两支卜字形钢戟，积竹为，后装圆筒形铜鳟。一支通长1.93米，另一枝通长2.26米。其中一支钢戟刺胡通长37厘米，横枝长12厘米。在援和刺相交处装一铜冒以受。经金相测定和电子显微镜观察，这两支戟都是经过加热渗碳反复锻打再经淬火处理制成的钢戟。这种卜字形戟，长安武库也曾出土过，不过是铁制罢了，后来这种戟的戟头向长而重发展。长安武库出土的铁矛中有一种带倒钩者，矛长22～25厘米，倒钩长8.5厘米。这种矛前可刺，后可钩，非常适合骑兵使用，称“钩乍孑”。刘胜墓中还出土了铁铍、铁铤等形制较特殊的矛类格斗兵器。铁铤锋刃似矛，但后面有较长的铁柄，柄后有銎，可装柄，总长65.3厘米，刃长27厘米，装柄后长2.1米。《史记·匈奴列传》说“其长兵则弓矢，短兵则刀铤”中的铤，说的就是这种兵器。
在西汉短柄格斗兵器中，钢剑、铁剑的使用最为广泛，是骑兵、步兵的称手兵器。高祖刘邦曾挥剑斩蛇；鸿门宴上，樊哙曾挺剑举铁盾为刘邦解围。范增盛怒之下，一剑将刘邦贿赂给他的玉斗砍碎，其锋利可见。
（河北满城中山王墓出土）置了一柄装在黑漆木鞘中的钢剑，长1米以上，经反复锻打并淬火，低碳层厚仅0.05～0.1毫米，比燕下都钢剑的质量高出了许多，其长度也有所增加。西汉时期，钢铁的冶炼技术不但发展快，传播也很广泛，安徽省、广州市都有铁剑出土，最长的一柄长1.24米。
装备军队的远射兵器硬弩曾使匈奴丧胆。与先秦的弩相比，是在弩机的外面加装了一个称为“廓”的青铜外壳，解决了弩臂劈裂的问题，可以容纳张力更大的弩机。另外，汉弩加高了机牙上的望山，个别的弩机还在望山的后侧增加了刻度，这种带刻度的望山可视为现代步枪标尺的雏形。满城汉墓出土弩机16件，其中一件望山后有刻度。刻度分五格，刻度线错金，每一度又分半度，半度线错银。射手可根据目标距离，按不同刻度瞄准，准确性大大提高了。西汉时期使用的弓仍是复合弓，与先秦无大异。安徽阜阳夏侯灶墓出土3张西汉初年的黑漆木弓，两端箫上装鎏金铜耳，光彩耀眼。到西汉中期以后箭上的镞改用钢铁制造，但仍有青铜镞和铜头铁铤镞。其形制多为“羊头”式，形状略有区别，一种是在圆柱体的镞体上伸出三条锋刃，另一种的截面呈三角形，杀伤力都很强。满城汉墓出土的铜镞有的还在三棱镞体的一个侧面开一小槽，这个小槽可放置毒药。
在汉代，弓的张力以斤计算，弩的张力以石计算，一石约合30.24千克。据记载，最强的弩张力8石，射程可达280米。五石以上的弩靠双臂难以拉开，要双脚踩住弓渊，双手拽弓弦，用全身的力量拉弓，称蹶张。西汉步兵中有许多专门拉硬弩的武士，叫“材官蹶张”。后来东汉画像石，常有蹶张力士的形象。至于骑兵，为了马上作战方便，只能用双臂可以拉开的擘张弩和弓了。
西汉军队的防护装具中，盾的主要形制是那种双弧亚腰形，咸阳杨家湾兵马俑坑许多步兵都执这种形状的盾。质地有木盾、革盾之分，据文献记载还有铁盾。鸿门宴时，樊哙将军闯入项羽大帐，执的就是铁盾。其甲胄可从陕西阳陵以及杨家湾俑坑的陶俑上观其大概。当时的铠甲以铁铠居多，其色黑，又称“玄甲”。铁铠分两大类，一类是以较大的长方形甲片编缀的札甲，另一类是用较小甲片编缀的鱼鳞甲，还有一种是用这两种甲片混合编缀的，可称中间类型。杨家湾武士俑所披的铠多是札甲，编缀后作前后两片，用丝绦系挂于身上，可遮护胸腹和后背，有的再加覆披膊的遮护肩部。札甲的甲片可长达20厘米，披挂起来行动不甚方便。1959年内蒙古呼和浩特市二十家子出土一件完整的铁铠甲，主体部分用长方形大甲片编成，不过大甲片的尺寸小了许多，长仅11厘米。为了活动便捷，甲下缘保护腰胯的部分以及披膊用更小的舌形甲片编缀，在形制和性能上前进了一步。杨家湾作指挥形态的陶俑，所披的铠甲甲片极细，形似鱼鳞，当为鱼鳞甲无疑。鱼鳞甲的典型首推满城汉墓出土的一领，全由细小的舌形甲片编缀，有身甲有筒袖，复原后身长80厘米，共用甲片2859片。山东淄博西汉齐王墓出土的鱼鳞铁铠有甲身，有披膊，有兜鍪，共用甲片2244片，甲片上又用金银片装饰，华美异常。在西汉的军队中，皮甲仍在使用着，不过数量较少，属于从属地位。当时的皮甲，用两层皮革类合制成，称“合甲”，制作非常精细。
西汉时期，少数青铜兵器仍在使用，特别是在大墓中出土的青铜兵器相当精美。河北满城中山靖王刘胜墓出土一件铜戈，中胡三穿，戈援上弧，长方形内。在拦后有一鎏金铜冒，冒顶卧一只回首鸳鸯，通长11.9厘米。陕西西安出土的两件铜鳟，浮雕作鸟纹，鸟回首钩喙，暴睛利爪，当为苍鹰之属。这两件通体鎏金，并嵌彩色琉璃珠，称得上不可多得的艺术品。满城汉墓出土的一柄青铜短剑，锋刃鎏金，剑格作兽首形，剑茎分内外两层，内层作圆柱形，外层透雕扭曲索纹，茎的一侧还有一半环耳。这些兵器装饰华美，多作护身之用，在西汉繁多的造型艺术珍品中算不得上品，但体现了西汉时期艺术造型的准确写实，也显示出匠师们崇高的艺术追求和精湛的铸造技艺。
山东邹城高李村的一座东汉画像石墓的过梁石上，雕刻了一幅战争图像，那激烈地拼砍厮杀，那无声地人喊马嘶，无不让人怦然心动。画面刻画了60余人，在一片山前开阔地上展开了激战。画面左端峰峦叠耸，每个山峰上刻一戴尖顶帽的胡人头像，并有骑兵不断奔出。山前开阔地上分两格表现，上格有四骑兵战败逃回，有的已跌落马下，十人跪坐地上，头发散乱，双手前探，扭过头惊恐张望。其后三名步卒头戴介帻、武弁大冠和进贤冠，或手执勾镶，或拥盾执环首刀，大步前进。再后两名骑兵戴武弁大冠，手执刀、盾，最后又是执弩扛戟的五名步卒。下格左方两名骑兵正在拼杀格斗。一个戴尖顶帽，手执弓。另一个戴进贤冠，双手挺卜字形戟。其身后一执弓骑兵已疾驰而至，他们的马下是战死、投降的步卒。再后是驷马牵挽的缁车、轺车和骑兵。有人认为这是一幅胡汉战争图。戴尖顶帽和散发者为匈奴人。戴武弁大冠、进贤冠者为汉军。从图像上看，汉军的兵器种类多而杂，有长戟、弩弓、环首刀、盾、勾镶等，而匈奴只有弓一种，所以汉军占据了战斗的主动权，而且胜券在握。
此类战争题材的画像在鲁南苏北出土过多幅。在河南新野樊集吊窑也出土过一块战争画像砖。两相比较，题材相同，但风格迥异，人物、马匹动感更强，内容也更加丰富，增加了双方主帅指挥的场面，以及汉军主簿记功的内容。从这些汉画像石上，我们可以从一个侧面看到东汉军队的主要兵器装备，以及兵器的使用方法。
在长柄格斗兵器中，戟和矛位居第一。古典文献记载东汉时期有许多擅长用戟的猛将。光武帝刘秀打天下时，汉军与西州上将军隗嚣战而失利，隗嚣率军追杀而至。汉将马武身披铠甲持长戟，率精锐骑兵返身迎击，斩敌数千，大灭敌军嚣张气焰。东汉末年，曹操帐下猛将典韦善用双戟，传曰：“帐下壮士有典君，提一双戟八十斤。”一次敌将张绣袭营，典韦拼死保护营门，一戟击出，敌军的十余支矛顿时折断。吕布辕门射戟，为刘备解围的故事更是千古佳话。
东汉时期的铁戟，一种为戟刺与戟横枝呈直角相交的卜字形戟，这种戟承袭了西汉以来戟的传统形制。江苏徐州铜驼山东汉早期墓出土的一件就是这种形制，通长50厘米以上。另一种戟枝横出，既而向前弯翘，形成第二个锋尖。这种戟是东汉新出现的样式，为魏晋戟的先驱。甘肃武威雷台东汉晚期墓，曾因出土马踏飞鸟铜像享誉世界。与马踏飞鸟同时出土了铜车马和骑马武士俑，其中有持戟武士的形象。武士俑头戴平巾帻，左手控缰，右手持戟，精神抖擞地骑在昂首乍尾的战马之上。东汉画像石也常常见刻有插置戟、矛和其他兵器的兰（兵器架）的画像。当时还有一种形制特殊的戟，是将铁矛和斧合装在一起，称钺戟。它可突刺可砍斫，但很少见，只在河南浚县、郑州等几座东汉墓中见过。东汉的铁矛有逐渐加长加大的趋势，福建崇安汉城出土的一件铁矛，长达58厘米。四川金堂焦山东汉墓出土的铁矛更长，从前锋至銎口长84厘米。骑兵和步兵用的矛区别在矜（柄）的长短上。骑兵马上作战，用的矛更长，这一点从武威雷台东汉墓出土的执矛铜骑兵武士俑上可以看到。东汉末年，猛将张飞追随刘备，与曹操大兵战于当阳长坂，张飞率二十余骑拒水断桥，阻挡曹兵，嗔目横矛曰：“身是张翼德，可来共决死！”他所用的就是这样的铁矛。后来把这种骑兵使用的长矛称为。刘熙《释名》云：“矛长丈八曰，马上所持。”在步兵使用的矛中，还有两种异化的兵器，一种是形似小矛的“铤”，西汉就已经出现，它的尺寸较短，柄也是铁制的。湖南资兴东汉墓出土的一柄，铤的锋刃与柄用铁连铸而成，锋似矛，较长，中间起脊，柄作细竹杆状，共有11节，全长1.57米，刃长30厘米。适合于在山林草莽中作战，小巧灵便，常与盾配合使用。步兵使用的另一种长刃矛类兵器叫“铩”，刃阔似剑，似从铍演变而来，增加了宽宽的山字形铜腊，铜腊的两侧上翘而尖锐，对敌人有一定的杀伤作用。河北定县北庄东汉墓出土的一件铜铩，长25.5厘米，铩头宽10.5厘米。在河南洛阳烧沟汉墓中还出土过铁铩。
由于西汉时期骑兵的发展，悄然产生出一种环首铁刀。到了东汉，在军队中渐有取代钢铁剑的趋势，而且人们像重视佩剑一样，把佩刀视为时尚。东汉画像石中，常见一手持刀，一手拥盾的骑兵或步卒，以及挥刀争斗的武士的形象。由于钢铁冶炼技术的进一步发展，锻制的刀剑质量极高，后来建安才子曹子建曾作《宝刀赋》，夸赞它在陆地上能砍断犀象的皮革，水中能削去蛟龙的角，能转击，能横截，随心所欲。
这种刀形制简约，直身，一侧开锋利的刃口，另一侧为厚重的刀背，刀尖斜直，刀身与刀柄无明显界限，柄端连铸一铁环，故有环首刀之称，一般长1米左右，可以说环首刀几乎已失去突刺的功能。但由于刀背厚，不易折断，劈砍的功能却增强了许多，更适合马上作战，这也是它最终取代铁剑的根本原因。
许多环首刀用炒钢反复折叠锻打而成，每加热折叠锻打一次称“一炼”。山东苍山出土一柄东汉初年的环首刀，通长112厘米，刀身有“永初六年五月丙午造卅炼大刀吉羊（祥）”铭文。永初为安帝刘祜年号，永初六年为公元112年。几十年后，到了灵帝刘宏时，出现了百炼钢刀。此刀出土于日本奈良，刀身错金铭文，标明此刀铸于中平（东汉和帝年号）某年五月丙午日，为百炼精钢刀。还有应星宿、辟不祥等吉祥语。环首刀也有用青铜铸造的。这些刀不用时插在木制髹漆的刀鞘内，鞘上装有或带扣，可以随身佩带。
东汉时期，特别是东汉早期，钢剑、铁剑也在继续使用着，但数量较少，只是落日的余晖罢了。徐州铜驼山东汉墓出土了一柄钢剑，身细长，茎扁细，通长109厘米。根据剑茎铭文，知道是建初二年（77）锻造的“五十炼”钢剑。东汉画像石上持剑、佩剑武士的形象不乏其例。在画像石上，我们还可以见到几种短兵器的形象，一是手戟，它的形状与长戟一样，只是没有装柄而已。山东嘉祥和沂南画像石都有持手戟战斗的形象。东汉末年群雄争霸。东吴孙策与太史慈战，孙策刺伤了太史慈的战马，并夺得了他项上的手戟，太史慈也不甘弱，抢到了孙策的兜鍪。董卓用手戟掷击过吕布，看来是一种单手使用并可以远掷的兵器，但至今未见实物出土；二是短柄斧钺，其他还有短剑、铁锤、吾（短棒）等，特别是吾，主要作仪仗使用。
弓、弩仍是东汉军队装备的主要远射武器，其形制与西汉的弓弩无太大差别，只是制作得更加精细了。弩机仍为青铜铸造，有逐渐增大的迹象，这正是强弩发展的必然。弩机上往往铸出铭文，标明制造年月，督造者、工匠的姓名，乃至弩机的最大张力等等。如河南灵宝张湾汉墓出土一件东汉初年铜弩机，廓长12.7厘米。廓侧有铭文，标明弩机铸造于和帝永元六年（94），张力为八石，由太仆的属官考工令督造。铭文中还有造机、制廓人的姓名。浙江长兴出土的铜弩机廓长17.4厘米，望山的刻度错银，每一度四等分，共六度又半度。与西汉弩机相比，其望山增高并做成长方形，刻度更精密，无疑提高了弩的性能。在当时，这种带刻度的弩机还是很少的，但不失为汉代先进弩的代表。东汉用的弓仍是那种复合弓。其代表是新疆民丰县出土的一张骨弓，张弓时长130厘米，弓干以黑骨作表皮，以白骨作内胎，再用筋条缠紧，两箫间挂有筋条或肠衣做的弓弦。与骨弓一起还出土了一件筒形木箭菔和四支木箭，箭长90厘米，木箭长80厘米。两汉时期，创造了许多以弩胜敌的队形和阵法。西汉名将李广以强弩圜阵抵御匈奴骑兵，以少胜多。东汉耿恭拒守孤城，用硬弩毒箭射击城外匈奴士卒，使其丧胆，惊呼箭神。
至于防护装具，在画像石中也可以见到，特别是盾的形象很多。作战的武士拥盾，云烟缥缈中的仙人拥盾，甚至揖盗、守门的亭长、门吏也拥盾。盾的种类比西汉丰富，有传统的双弧形盾、单弧形盾，还有新出现的方形大盾和长椭圆形虎皮纹大盾以及骑兵所用较小的椭圆形盾。而且在盾的基础上诞生了一种新型兵器，叫做钩镶，它全为铁制，主体是两端向前勾曲，中部向后方折的铤架，铤架的前方中部铆接一块椭圆形或上缘圆弧下缘方折的铁板，铁板前又出尖锥。河南鹤壁出土的镶部长19、宽14厘米，总长61.5厘米。洛阳七里河东汉墓出土的更大些，中间镶板长22、宽15厘米，总长70厘米，出土时方形手握处尚缠有丝织品。河北定县47号墓墓主生前为诸侯王，他墓中出土的勾镶以金错出花纹。从画像石持勾镶作战的形象看，勾镶常与环首刀配合使用，它的镶板可抵御敌人进攻，上下两钩可以勾锁敌人的兵器，向前推拒时镶板上的尖锥还可以刺伤敌人，称得上是一种攻防兼备的武器。江苏铜山县苗山画像石有一幅比武图，右方武士持环首刀、钩镶，左方武士持戟。画面上持钩镶武士身体下蹲，左手钩镶上举，锁住了对方刺来长戟的横支，右手的环首刀已指向他的面部。从持戟武士面现惊愕之态可见，双方胜负已决。
