19世紀末期，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zha藥和復合引信，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，廣泛使用了高射炮。飛機上開始裝設航空機關炮。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公里。德國1912年制成的420毫米榴彈炮，炮彈重1200千克，最大射程9300米。許多國家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公里左右，重榴彈炮增大到15公里左右，150毫米加農炮增大到20～25公里。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。由于火炮威力增大，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，由于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系統。由于坦克和其他裝甲目標成了軍隊的主要威脅，出現了無后坐炮和威力更大的反坦克炮。
為了提高炮兵火力的適應性，火炮除配有普通榴彈、破甲彈、穿甲彈、照明彈和煙幕彈外，還配有各種遠程榴彈、反坦克布雷彈、反坦克子母彈、末段制導炮彈以及化學炮彈、核彈（見核武器）等，使火炮能壓制和摧毀從幾百米到幾萬米距離內的多種目標。
榴彈炮指一種身管較短、彈道較彎曲的火炮。榴彈炮的初速較小；射角較大，彈丸的落角也大，殺傷和爆破效果好；采用多級變裝藥，能獲得不同的初速，便于在較大縱深內實施火力機動。它適于對水平目標射擊，主要用于殲滅、壓制暴露的和隱蔽的（遮蔽物后面的）有生力量和技術兵器，破壞工程設施、橋梁、交通樞紐等，是地面炮兵的主要炮種之一。
17世紀，歐洲把發射爆炸彈的射角較大的火炮稱為榴彈炮。19世紀中葉，榴彈炮采用了變裝藥，射角為12°～30°，炮身長為口徑的7～10倍。第一次世界大戰中，許多國家的軍隊競相裝備榴彈炮，新的型號不斷出現。當時，榴彈炮的炮身長為口徑的15～22倍，最大射程可達14200米，最大射角一般為45°。德軍攻擊比利時要塞，曾使用口徑為420毫米M型榴彈炮，其最大射程為9300米，彈重1200千克。第二次世界大戰期間，有些國家不再發展口徑在203毫米以上的重榴彈炮，這一時期榴彈炮的炮身長為口徑的20～30倍，初速達635米/秒，最大射角達65°，最大射程可達18100米。
光學測距機通常由雙筒望遠境、距離測量機構、方向測角機構、高低測角機構和三腳架組成(圖1)。測距的基本原理是：當目標射來的光線通過測距機兩端的入射窗口進入儀器時，兩入射光線的光軸相互平行，光軸間的距離構成測距機的基線長，目標對基線構成視差角。目標距離等于基線長除以視差角的正切函數，基線為固定值，根據視差角即可得出目標距離。在測距機內裝有測量視差角的裝置，經過機構轉換便可讀出目標距離。測距誤差與所測距離的平方成正比，與基線長度和倍率的乘積成反比。地炮測距機的基線一般為0.3～2米，放大倍率5×～20×，視場3°～10°，測距范圍50～20000米。高炮測距機的基線一般為1～3米，放大倍率10×～32×，視場1°50′～6°，測距范圍500～30000米。
偵察經緯儀出現于第二次世界大戰期間。它由雙筒潛望式望遠鏡、方向測角機構、高低測角機構、讀數顯微鏡、定向磁針和三腳架組成(見圖)。雙筒潛望式望遠鏡的鏡筒是合攏為一體的，放大倍率10x～20x，視場3°～6°。方向測角范圍為全圓周(即6000或6400密位)，測角精度0.2～0.3密位。高低測角范圍一般為500～800密位，測角精度0.2～1密位。觀察縱深一般可達10～15公里；采用光學度盤，測角精度較高，可進行短基線交會；鏡內分劃刻制為方格網狀，便于捕捉炸點和隱現的目標。有的偵察經緯儀配有紅外光源偵察鏡，夜間用來發現紅外光源。
炮兵實施射擊指揮時，指揮員和指揮分隊使用的手工作業器材。地面炮兵射擊指揮作業器材主要用來求取射擊開始諸元和炸點修正量。高射炮兵射擊指揮作業器材用來標繪空中目標活動情況和在圖板上測量目標諸元。
地面炮兵射擊指揮作業器材主要有射擊指揮器、射擊計算盤或計算尺、射擊條件修正量計算器、陣地計算盤及射擊修正器等。射擊指揮器亦稱射擊圖板，主要以圖解的方法求取炮兵連、營的射擊開始諸元，比例尺多為1:25000和1:50000，1～2人操作，在預先做好準備工作的條件下一般可在2分鐘以內求出3個炮兵連的射擊開始諸元，距離中間誤差一般為10米，方向中間誤差一般為1密位。射擊計算盤、計算尺主要運用對數計算的原理整理兩個觀察所的交會成果，計算觀目距離或目標坐標，也可以計算射擊開始諸元。射擊條件修正量計算器是一種機械解算裝置，用來求取氣象、彈道條件偏差修正量。陣地計算盤主要運用圖算的方法計算炮兵連內各炮由于位置和彈道、技術條件差異而產生的單獨修正量，以求取各門火炮的射擊開始諸元。射擊修正器是一種大比例尺的圖解器材，用來根據射彈對目標的偏差量換算火炮的距離和方向修正量。
高射炮兵射擊指揮作業器材分為標圖器材和諸元測量器材。標圖器材主要有情報標圖板和距離分劃尺等。用它可根據對空情報網、雷達或其他儀器提供的情報標繪飛機的航跡。諸元測量器材主要有各種鉗形尺，是按圖算或對數計算的原理制做的簡易機械解算裝置，可根據在圖板上標繪的航跡，測量和計算出目標至部隊戰斗隊形中心或火力邊界的距離、目標的高低角和速度、目標的航路捷徑、目標飛臨火力邊界的時間和各批目標之間的間隔時間等諸元。此外，還有目標指示尺和速度尺等量取諸元的器材。
炮兵射擊指揮作業器材結構簡單，形象直觀，堅固耐用，但是作業繁瑣，精度較差。20世紀50年代以后，有些國家相繼研制并裝備了自動化的地炮射擊指揮系統和防空指揮系統。在實現炮兵射擊指揮自動化之后，炮兵射擊指揮作業器材可作為備用和輔助器材。