В 16—17 вв. зарождается артиллерийская наука, появляются первые сочинения по А. итальянца Н. Тартальи «О новой науке» (1534), испанца Д. Уффано «Трактат об артиллерии» (1613) и О. Михайлова «Устав ратных пушечных и других дел, касающихся до воинской науки» (1621).
В 17 в. во всех передовых в экономическом отношении странах происходит дальнейшее развитие А. Широкое распространение получила отливка орудий и снарядов из чугуна, наметилась стандартизация в их изготовлении, возросла роль А. в войнах. Так, в освободительной войне русского народа с польско-шведскими интервентами, особенно в бою под Добрыничами (1605), А. сыграла важную роль в успехе рус. войск. В войнах этого периода зарождаются элементы использования А. в линейных боевых порядках войск.
В 60-х гг. 17 в. в России были изготовлены нарезные орудия, канал ствола которых запирался ввинчивающимся винградом (металлический цилиндр с резьбой), и гладкостенные орудия с механическим клиновым затвором. Созданием этих орудий русские пушечные мастера (Ермола Федоров, Андрей Нейдгарт и др.) внесли выдающийся вклад в усовершенствование А. В странах Зап. Европы первые сведения о наличии нарезных орудий относятся к 1676 (Гаага) и 1691 (Нюрнберг).
В начале 18 в. Петр I, используя достижения в развитии А. европейских армий, коренным образом преобразовал русскую А. Был установлен строгий порядок изготовления материальной части по чертежам, введены единая артиллерийская шкала и весовое наименование орудий (см. Калибр), заряды помещались в холщовые картузы, что способствовало повышению скорострельности и меткости стрельбы. А. была разделена на полковую, полевую, осадную и крепостную. Для поддержки конницы создаётся специальная конная и конно-горная А. (главным образом вьючная). Все эти преобразования выдвинули русскую А. на уровень наиболее развитых в артиллерийском отношении армий Европы.
Дальнейшее развитие А. в России в середине 18 в. связано с деятельностью генерал-фельдцейхмейстера П. И. Шувалова; были введены новые системы орудий — в 1753 так называемые «секретные гаубицы», в 1757 — единороги, просуществовавшие на вооружении русской А. более ста лет; конструкция их была заимствована многими европейскими армиями. Благодаря высоким боевым свойствам вновь созданных орудий русские артиллеристы во время Семилетней войны в сражении при Пальциге (1759) впервые применили метод стрельбы через голову своих войск и положили начало новому, наиболее передовому принципу тактического применения А. Большое влияние на развитие передовых методов использования А. в бою и особенно в организации её взаимодействия с пехотой оказали крупнейшие русские полководцы П. А. Румянцев, А. В. Суворов и М. И. Кутузов.
Середина 18 в. была периодом значительных преобразований А. во всех передовых армиях Европы. В Пруссии преобразования А. проведены Фридрихом II: в 40-х гг. А. разделена на полковую, полевую, осадную и крепостную, орудия всех калибров были значительно облегчены, но при этом уменьшена их огневая мощь. В Австрии преобразования А. осуществил генерал-фельдцейхмейстер Лихтенштейн, в результате которых австрийцы улучшили организацию А., сделали её более лёгкой и подвижной. Во Франции была увеличена подвижность А. за счёт уменьшения массы орудия.
До начала 19 в. развитие А. в основном шло по линии облегчения и стандартизации орудий, значительного упрощения их производства, введения новых прицельных приспособлений. Новые орудия (во Франции — орудие Ж. Б. Грибоваля, в России — орудие образца 1805) обладали большой подвижностью за счёт облегчения лафетов и изъятия большого количества различных украшений со стволов. К орудиям образца 1805 были введены привинтные прицелы Марковича, а затем подвесные прицелы Кабанова. В целом русская А. отвечала требованиям обеспечения полевого боя войск и успешно применялась при разгроме наполеоновской армии в 1812.
В войнах середины 19 в. на полях сражений во всех армиях появилось ручное нарезное оружие. Гладкоствольная А., обладавшая меньшей дальностью стрельбы, чем штуцер, оказалась неприспособленной для борьбы с пехотой и кавалерией. Назрел кризис гладкоствольной А. В 1855—60 во Франции и Пруссии, в 1860—67 в России и Англии, в 70-х гг. в США и др. странах её заменила более совершенная нарезная А. Перевооружение А. передовых армий нарезными казнозарядными орудиями знаменовало коренной переворот в развитии А., увеличились дальность стрельбы (с 1,5 до 4 тыс. м), меткость попадания в цель и скорострельность.
Во 2-й половине 19 в. широкое развитие получила артиллерийская наука, большие заслуги в развитии которой принадлежат русским учёным-артиллеристам Н. В. Маиевскому, А. В. Гадолину, Д. К. Чернову, Н. В. Калакуцкому, А. С. Лаврову, Н. А. Забудскому и многим др. Их труды по внутренней и внешней баллистике, стрельбе, теории основания устройства материальной части А., взрывчатым веществам, порохам и др. вопросам артиллерийской науки получили широкое признание и мировую известность.
Освоение методов литья стали при изготовлении орудийных стволов, а также разработка теории их скрепления позволили в 80-е гг. 19 в. перевооружить армии всех государств стальной дальнобойной А. В России в 1877 на вооружение А. были приняты стальные орудия со скрепленными стволами на жёстких лафетах.
Особое место в истории А. принадлежит талантливому русскому изобретателю В. С. Барановскому, который в 1872—77 впервые разработал ряд образцов скорострельных орудий. Однако ввиду косности и бюрократизма царского чиновничества эти орудия на вооружение армии не были приняты. С изобретением бездымного пороха в 80-х гг. 19 в. принципы устройства скорострельных пушек Барановского были заимствованы всеми странами. В 1900 на Путиловском заводе в Петербурге при участии Н. А. Забудского и А.П. Энгельгардта была сконструирована 3-дюймовая (76-мм) полевая скорострельная пушка, образца 1900, которая в 1902 была усовершенствована и принята на вооружение полевой А. русской армии.
Русско-японская война 1904—05 показала явное превосходство скорострельных орудий над ранее существовавшими системами. Благодаря изобретению артиллерийского угломера и панорамы русские артиллеристы в этой войне впервые применили новый метод ведения артиллерийского огня — стрельбу с закрытых позиций. При осаде Порт-Артура выявилась необходимость применения навесного огня для поражения живой силы и огневых средств японцев в близко расположенных траншеях, лощинах, оврагах. Мичман С. Н. Власьев предложил использовать с этой целью мину для стрельбы из 47-мм мор. пушки. Так появилась идея создания нового вида артиллерийского вооружения — миномёта, которую успешно реализовали в 1909 мичман С. Н. Власьев и артиллерийский капитан Л. Н. Гобято.
После русско-японской войны во всех странах Европы велась работа по созданию тяжёлой А., главным образом гаубичных систем. В России в 1909—10 было принято на вооружение несколько образцов гаубиц 122-мм и 152-мм калибра и 107-мм тяжёлая пушка. С этими орудиями, а также 76-мм полевой и горной пушками Россия вступила в 1-ю мировую войну. Французская армия начала эту войну с 75-мм пушками в дивизионной и корпусной А. и небольшим количеством 155-мм гаубиц. Германская А. вступила в войну с 77-мм пушками и 105-мм гаубицами в дивизиях и сильной тяжёлой А. в корпусах и армиях.
Главные воюющие страны к началу войны имели большое количество артиллерийских орудий: Россия 7088, Франция 4300, Англия 1352, Германия 9388, Австро-Венгрия 4088 орудий. В ходе 1-й мировой войны количество А. во всех армиях возрастало, вместе с этим повышалась и роль А. в ведении боевых действий. В наступлений для прорыва сильной обороны противника А. стали применять всё более массированно, сосредоточивая на участках прорыва до 80—100, а в некоторых важнейших операциях до 120—160 орудий на 1 км фронта. Артиллерийская подготовка, проводимая перед прорывом фронта, была, как правило, длительной (до нескольких суток). К концу войны (1918) артиллерийская подготовка стала более короткой, но более мощной. Этому способствовало увеличение количества А. (на 1 км фронта), привлекаемой к артиллерийской подготовке.
