螺旋膛線使彈丸旋轉，飛行穩定，提高了火炮威力和射擊精度，增大了火炮射程。在線膛炮出現的同時，炮閂得到了改善，火炮實現了後裝，發射速度明顯提高。
線膛炮的采用是火炮結構上的一次重大變革，直到現在，線膛炮身還被廣泛而有效地使用。滑膛炮身則為迫擊炮等繼續使用。
反後坐裝置的創製19世紀末葉前，炮身通過耳軸與炮架相連接，這種火炮的炮架稱為剛憐炮架。剛性炮架在火炮發射時受力大，火炮笨重，機動性差，發射時破壞瞄準，發射速度慢，威力提高受到限製。
19世紀末期出現了反後坐裝置，炮身通過它與炮架相連接，這種火炮的炮架稱為彈性炮架。1897年，法國製造了裝有反後坐裝置（水壓氣體式駐退複進譏）的75毫米野炮，後為各國所仿效。
彈性炮架火炮發時時，因反後坐裝置的緩衝，作用在炮架上的力大為減小，火炮重量得以減輕，發射時火炮不致移位，發射速度得到提高。彈性炮架的采用緩和了增大火炮威力與提高機動性的矛盾，火炮結構趨於完善，是火炮發展史上的一個重大突破。
19紀末期，相繼采用纏絲炮身、筒緊炮身、強度較高的炮鋼和無煙火藥，提高了火炮性能。采用猛炸藥和複合引信，增大彈丸重量，提高了榴彈的破片殺傷力。
20世紀初，一般75毫米野炮射程為6500米，105毫米榴彈炮射程為6000米，150毫米榴彈炮射程為7000米，150毫米加農炮射程為10000米，火炮還廣泛采用了周視瞄準鏡、測角器和引信裝定機。
第一次世界大戰期間，為了對隱蔽目標和機槍陣地射擊，廣泛使用了迫擊炮和小口徑平射炮。為了對付空中目標，廣泛使用高射炮。飛機上開始裝設航空炮。
隨著坦克的使用，出現坦克炮。機械牽引火炮和自行火炮的出現，對提高炮兵的機動性有重要的影響。騾馬挽曳火炮仍被大量使用。當時交戰國除大量使用中小口徑火炮外，還重視大口徑遠射程火炮的發展。一般采用的有203～280毫米榴彈炮和220～240毫米加農炮。
法國1917年式220毫米加農炮，最大射程達22公裏。德國1912年製成的420毫米榴彈炮，炮彈重1200公斤，最大射程9300米。各國還采用過在鐵道上運動和發射的鐵道炮。
20世紀30年代，火炮性能進一步改善。通過改進彈藥、增大射角、加長身管等途徑增大了射程。輕榴彈炮射程增大到12公裏左右，重榴彈炮增大到15公裏左右，150毫米加農炮增大到20～25公裏。
改善炮閂和裝填機構的性能，提高了發射速度。采用開架式大架，普遍實行機械牽引，減輕火炮重量，提高了火炮的機動性。由於火炮威力增大，采用自緊炮身和活動身管炮身，以解決炮身強度不夠和壽命短的問題。
高射炮提高了初速和射高，改善了時間引信，反坦克炮的口徑和直射距離不斷增大。第二次世界大戰中，由於飛機提高了飛行高度，出現了大口徑高射炮、近炸引信和包括炮瞄雷達在內的火控係統。由於坦克和其他裝甲目標成了軍隊的主要威脅，出現了無後坐炮和威力更大的反坦克炮。