人類在早期的部落戰爭中使用的兵器是石製的。人類在製造石兵器的過程中，逐漸掌握了兵器劈、砍、刺、錘、砸、拋、射等功能及其基本結構和製作方法，這就為日後的金屬兵器的製造積累了經驗。大約在奴隸社會早期，開始出現金屬兵器。金屬兵器以材料而言，可以分為青銅兵器、鐵兵器、鋼兵器；以形製而言，可以分為刀、槍、劍、戟、棍、棒、槊、鏜、斧、鏟、鈀、鞭、鐧、錘、叉、戈、矛、匕首等各種類型。
最早出現的金屬兵器是青銅兵器。青銅是銅、錫、鉛等元素的合金。它與石器相比，具有堅固、耐用、容易成形的優點；它與純銅相比，熔點較低，硬度較高，具有較好的鑄造性能和機械性能。用青銅鑄造的兵器堅硬、鋒利，所以一經出現，便獲得了迅速發展。中國在夏代（約公元前21世紀至公元前16世紀）就已經有了少量的青銅兵器。商周（約公元前16世紀至公元前771年）時期，奴隸主已擁有一支用青銅兵器武裝起來的軍隊，青銅兵器包括戈、矛、铖、劍等。西周初期，出現了扁莖有背的柳葉形青銅劍，到春秋早期已發展成圓柱體的莖向前處伸而形成凸脊劍身。春秋戰國（公元前771年—公元前256年）時期，青銅兵器的製造十分發達，特別是青銅劍的煉製技術達到了很高的水平，製造出如幹將、莫邪、巨闕、純鈞等被後人讚不絕口的名劍。青銅冶鑄是從石器加工和製陶中產生、發展起來的。人們在尋找和加工石料的過程中，逐步識別了自然銅和銅礦石。燒製陶器的豐富經驗，又為青銅的冶鑄提供了必要的高溫、耐火材料和造型技術等條件。人們在長期青銅冶鑄的實踐中，特別是在商、周時期冶鑄的基礎上，逐漸認識了合金成分、性能和用途之間的關係，並能人工地控製銅、錫、鉛的配比，從而冶鑄出性能各異、適於不同用途的青銅兵器。《考工記》詳細記載冶鑄青銅的“六齊”（“齊”為劑之假借）規律：“金有六齊。六分其金而錫居一，謂之鍾鼎之齊。五分其金而錫居一，謂之斧斤之齊。四分其金而錫居一，謂之戈戟之齊。三分其金而錫居一，謂之大刃之齊。五分其金而錫居二，謂之削殺矢之齊。金、錫半，謂之燧之齊”。這說明了中國在春秋戰國時期就已經掌握了冶煉硬度較高或有一定韌性的兵器的合金配方。《考工記》還記載了如何以火焰來判定冶煉青銅的進程：“凡鑄金之狀，金與錫黑濁之氣竭，黃白次之；黃白之氣竭，青白次之；青白之氣竭，青氣次之，然後可鑄也”。這說明當時冶煉青銅兵器的工藝已經相當成熟了。
中國於春秋戰國時期開始使用鐵兵器，到了漢代（公元前206年—公元220年），兵器實現了鐵器化。中國古代用鐵的曆史可以追溯到商代（公元前16世紀至公元前11世紀），商代已經有了鐵刃銅，其原料采用隕鐵，其製造程序是先將隕鐵鍛成薄刃，再將其嵌入器身鑄範，然後以銅澆鑄器身。春秋戰國時代，在冶鐵技術上出現了3項發明。一是春秋時期出現了生鐵冶鑄技術，變塊煉法為熔煉法，生鐵的冶煉在冶金史上是一個劃時代的進步，它提高了鐵的質量，同時也使鑄造器形比較複雜的兵器成為可能；二是春秋末期已能冶鑄中碳鋼，這一新技術的出現給人們提供了比鐵更為銳利、堅韌的原料，它對於兵器質量的提高有深遠的影響；三是鑄鐵柔化技術，人們在不斷的實踐中，懂得通過一定熱處理可以改善白口鐵性脆、易斷裂等弱點，逐漸掌握了較完善的熱處理脫碳技術，從而增強了鐵兵器的強度和韌性。鑄鐵的出現，在冶金史上又是一個劃時代的事件。其時，淬火技術得到了廣泛的應用，鐵範的製作也有相當高的水平。在西漢（公元前206年—公元24年）中期以後，隨著炒鋼技術的發明，鍛鐵工具的增多，鐵兵器逐步占了主要的地位。到東漢（公元25年—220年）時期，主要兵器已全部為鋼鐵所製，從而完成了兵器的鐵器化進程。在西漢中期以後，鋼鐵生產在質和量兩個方麵都有了重大發展，這同當時社會生產的發展、國防的需要以及冶鐵技術的進步有密切聯係。漢武帝於公元前119年采取的由國家經營冶鐵業的政策，對鋼鐵生產的發展起了積極的作用。此時所設49處鐵官，分布在今陝西、江蘇、湖南、四川河北、遼寧、甘肅等地，成為鋼鐵生產基地。到漢元帝時，“諸鐵官皆置吏卒徒，攻山取銅鐵，一歲十萬人以上。”（《漢書·貢周傳》）