硝酸鉀、硫黃、木炭粉末混合而成的火藥，被稱為“黑火藥”或者叫“褐色火藥”。這種混合物極易燃燒，而且燒起來相當激烈。
如果火藥在密閉的容器內燃燒就會發生爆炸。火藥燃燒時能產生大量的氣體和熱量。原來體積很小的固體的火藥，體積突然膨脹，猛增至幾千倍，這時容器就會爆炸。這就是火藥的爆炸性能。
利用火藥燃燒和爆炸的性能可以製造各種各樣的火器。北宋時期使用的那些用途不同的火藥兵器都是利用黑火藥燃燒爆炸的原理製造的。
蒺藜火球、毒藥煙球是爆炸威力比較小的火器。至北宋末年爆炸威力比較大的火器向“霹靂炮”、“震天雷”也出現了。這類火器主要是用於攻堅或守城。1126年，李綱守開封時，就是用霹靂炮擊退金兵的圍攻。
北宋與金的戰爭使火炮進一步得到改進，震天雷是一種鐵火器，是鐵殼類的爆炸性兵器。元軍攻打金的南京時金兵守城時就用了這種武器。
《金史》對震天雷有這樣的描述：“火藥發作，聲如雷震，熱力達半畝之上，人與牛皮皆碎並無跡，甲鐵皆透”。這樣的描述可能有一點誇張，但是這是對火藥威力的一個真實寫照。
火器的發展有賴於火藥的研究和生產。曾公亮主編的《武經總要》是一部軍事百科全書，書中記載的火藥配方已經相當複雜，火器種類更是名目繁多。
如蒺藜火球，敵人騎兵奔來的時候，就將火球拋在地上。馬蹄被刺痛燒傷，馬就狂蹦亂跳，騎兵就神慌手亂，以致人仰馬翻，自相踐踏。此時，我軍乘機襲擊，必可獲勝。
又如毒藥煙球，球內除了裝有火藥，還裝有巴豆，砒霜之類的毒藥。這種球發射出去，爆炸燃燒，散出毒氣，殺傷敵人。
又如鐵火炮，火藥中摻進細碎而有棱角的鐵片，鐵片借助火藥巨大的爆炸力，四處迸射。這很像現代的手雷、手榴彈。
又如霹靂炮，10多層紙裏麵裝上火藥和石灰，火藥爆炸，石灰飛揚，可以灼傷敵人的眼睛。
《武經總要》中記錄了3個火藥配方。火藥中加入少量輔助性配料，是為了達到易燃、易爆、放毒和製造煙幕等效果。可見火藥是在製造和使用過程中不斷改進和發展的。
宋代由於戰事不斷，對火器的需求日益增加，宋神宗時設置了軍器監，統管全國的軍器製造。史書上記載了當時的生產規模：“同日出弩火藥箭七千支，弓火藥箭一萬支，蒺藜炮三千支，皮火炮二萬支”。
這些都促進了火藥和火藥兵器的發展。
南宋時期出現了管狀火器，1132年陳規發明了火槍。火槍是由長竹竿做成，先把火藥裝在竹竿內，作戰時點燃火藥噴向敵軍。陳規守安德時就用了“長竹竿火槍20餘條”。
1259年，壽春地區有人製成了突火槍，突火槍是用粗竹筒作的，這種管狀火器與火槍不同的是，火槍隻能噴射火焰燒人，而突火槍內裝有“子巢”，火藥點燃後產生強大的氣體壓力，把“子巢”射出去。“子巢”就是原始的子彈。
突火槍開創了管狀火器發射彈丸的先聲。現代槍炮就是由管狀火器逐步發展起來的。所以管狀火器的發明是武器史上的又一大飛躍。
突火槍又被稱為“突火筒”，可能它是由竹筒製造的而得此名。《永樂大典》所引的《行軍須知》一書中說道，在宋代守城時曾用過火筒，用以殺傷登上城頭的敵人。
至元明之際，這種用竹筒製造的原始管狀火器改用銅或鐵，鑄成大炮，稱為“火銃”。1332年的銅火銃，是世界上現存最早的有銘文的管狀火器實物。
明代在作戰火器方麵，發明了多種“多發火箭”，如同時發射10支箭的“火弩流星箭”；發射32支箭的“一窩蜂”；最多可發射100支箭的“百虎齊奔箭”等。