早在先秦時期，中國古代軍事家已注意到城市攻防戰的重要性，也開始製作專用於攻城與守城的特殊兵器裝備，後來在《墨子·城守篇》中有較為具體的記述。隨著城市的發展和城防的改進，漢唐以來攻守城的裝備也日益發展。到了北宋時期，由於社會經濟的發展，城市的地位更加重要，同時築城工程技術的進步，磚城逐步代替了原來的夯土城垣，使城防工程日趨牢固。這也反過來促使人們進一步改進和研製新的攻城兵器裝備，在此基礎上，《武經總要》中用了很大的篇幅，對有關城防建築以及守城、攻城的各種兵器裝備進行了記錄。
《武經總要》卷12《守城》篇中首先介紹了北宋時期的城防工事，並附有圖像。牢固的磚築城牆，外麵圍著寬而深的濠溝，外濠上架的吊橋在敵人攻城時即可以升吊起來。城門外麵修築有甕城，城門裏又加設重門和插板。沿著外濠的內岸，還修築有較大城低矮的“羊馬城”。高高的城牆頭上砌築著女牆，女牆上開有向下射箭的箭窗。隔一段距離就修築有凸出牆麵的“馬麵”，上麵設立著敵棚或敵樓，裏麵裝著各種守城的器械。城門上有修築高聳的門樓在城牆上還設立一些臨時性的彎廬形狀的“白露屋”，這些都是為了加強城防所不可缺少的防禦性建築物。同時還沿城構築了一些和城牆相連接的弩台，在台上安裝重袍和強弩。在戰棚前和女牆外，垂掛著防禦炮石弩箭的垂鍾板、蓖籬、皮竹笆等用生牛皮、荊柳、竹皮等材料編製的防護裝備。在城前的大道上還挖掘陷馬坑，安裝鹿角木，撒放鐵蒺和鐵菱角，也將鐵蒺藜等撒放在壕溝內，以阻止故方涉水過豪。《武經總要》中還記錄有多種守城用的各種器械，有車腳檑、穿環、木立牌、竹立牌、拐突槍、抓槍、拐刀槍、鉤竿、剴手斧、土色氈旅等，有為了防備敵軍利用地道攻城的聽甕(地聽)、風扇車、布幔、皮廉等裝備，以及火攻敵軍用的飛炬、燕尾炬、鞭箭、鐵火床、遊火鐵箱、引火毽、猛火油櫃等，如此多樣的城防器械和設施嚴密的城防工事，構成了頗為嚴密的城防體係。
為了攻取如此嚴密設防城堡，攻城一方也就需要研製各種攻堅器械，《武經總要》卷10《攻城法》又對攻城器械有詳細的記錄。有用於觀察敵方城防工事的巢車，以尋找薄弱環節發起進攻。巢車又叫望樓車。因望樓車形似鳥巢而得名。車體為木質，底部有4個輪子，在長45尺的望杆上安著方形的望樓，竿下裝轉軸，用6條繩索分3屢，從6麵將竿固定，繩索底部用帶環鐵撅楔人地下，兵士在高聳的望樓裏向城睨了中了望，並將戰情向將領報告。用於攻城的重要器械是攀登城垣的雲梯，據傳是由春秋時期的工匠魯班首先發明的。在戰國時水陸攻戰紋銅鑒的圖案中可以看到早期雲梯的形狀。當時雲梯已在底部裝有車輪，可以自如移動，梯身可以上下仰俯，攻城時靠人力扛抬，倚架在城牆壁上，梯的頂端裝有鉤狀物，可用來鉤城緣，以免遭受守城者的推拒破壞。到了唐代，雲梯有了進一步的改進，主梯身固定按裝在木製的底盤上，下麵有6個車輪，主梯之外有一副活動的上城梯，它的頂端有一對轆護，登城時可以沿著城牆壁麵上下滑動。攻城時隻需將主梯停靠在城下，然後再在主梯上架設“上城梯”，即可登城。北宋時進而將雲梯作了重大的改進，《武經總要》中有記載，“雲梯以大木為床，下施六輪，上立二梯，各長丈餘，中施轉軸，四麵以生牛皮為屏蔽，內以人推進，及城則起飛梯於雲梯之上。”說明宋代的雲梯采用了中間轉軸聯接的折疊式結構，又在梯的底部增添了防護措施。
“上城梯”(副梯)也做了相應的改進並出現了多種形式：有“飛梯”，“長二、三丈，首貫雙輪，欲蟻附則以輪著城推進；”有“竹飛梯，兩旁施腳澀以登。”
上述改進，使雲梯車運行時更加穩定，有防護能力，且登城時簡便迅速。為了抗禦守城兵士的矢石攻擊，宋代的攻城器械中還使用供遮護兵士接近城門進行攻擊的輪車，車身和車頂上都蒙著厚實的牛皮箭射不透，檑石打不毀，兵士們躲在車下，推著它移向城門。方箱平頂的叫“木牛車”，三角形尖頂的叫“尖頭木驢”，更大的一種下麵有方箱，上麵有蓋尖頂的叫“梢車”，這類裝備的缺點是過於笨重。還有一種“火車”，以雙輪推進到城下，在車上裝著一個點燃火爐將木柴堆放上燃起大火，在車下隱藏有一大鍋滾沸的熱油，當守城的的兵士往“火車”澆水滅火時，水一澆人沸油中，就會激爆起來，猛燃起的油焰能起幾丈高，從而點燃城上木質結構的城樓和守城器械，引起大火。在《武經總要》記錄的攻城器械還有行女牆、木女牆、行天橋、把車、脆塵車、填壕車、填壕皮車、搭天車、餓鶻車、鉤撞車、搭車等，還有為開掘地道攻城用的掛搭緒棚、雁翅笆、皮幔等裝備，火攻敵軍用韻飛炬、燕尾炬、鞭箭、鐵火床、遊火鐵箱、引火球、猛火油櫃等一以及鐵貓、火鉤、火鐮、火叉、短刀槍、短錐槍、抓槍、蒺藜槍、拐槍、烈銷、霍耳刀、鐳錐、蛾眉鍥、鳳頭在斧等各種守城器械。