一支军队战斗力的最直接来源是士兵本身技战术素质和手中的武器，但是一支强大的军队只有最好的士兵和最先进的武器还远远不够，如何将这些优秀的士兵和武器以合适的形式组织起来，使他们在战场上发挥最大的战斗效能往往显得更加重要。神机营的设立就是将优秀士兵、先进武器和适当的军队组织形式三者有机结合起来的典型案例。
作为第一个发明火药的文明，我国对于其的实际运用远远不止于炼丹和春节的鞭炮上。我们的前人在追求长生不老和娱乐的同时，也将这一划时代的技术应用在了国防之上。在宋朝的一些交战记载当中，我们已经可见炸药应用于战场的例子。
而在之后的元、明，尤其是明朝时期，明廷将其在军队中的作用推向了另一个高度——神机营。光从名头上，它就让后世觉得明军中的这一只部队有着不同于其他部队的特点。确实，这支部队是镇守大明王朝京师的三大京营之一。而且，它还是第一支成建制的且带有独立番号的热兵器部队。
起于洪武，永乐成军
神机营特殊的地位和编制构成，不禁令后世啧啧称奇、浮想联翩。但是，这支部队的组建与发展并不是一蹴而就的。在被以"神机营"的名号载入史册之前，它有过一段循序渐进的发展历程。而究其兴起，与明太祖朱元璋对于热兵器的偏爱不无关系。在元末起义涌起之时，朱元璋也投身其中。在最初的时候，他还没有意识到火器在战场上的重要性。彼时的他，只不过认为这些火器都是攻城时才用得上。
至正十九年（1359年）二月，朱元璋命胡大海率部进攻绍兴城。守城将领吕珍见胡大海一部来势汹汹，遂调集了城中火器攻击其前锋。在长达三个月的攻城战役中，胡大海麾下的一支部队甚至遭到了火器的全歼。历经数次损失惨痛的冲锋后，胡大海也调集了各类火器，对城内守军进行了密集的轰击。此役过后，朱元璋逐渐认识到了火器在战场上灵活使用的重要性。
在之后与陈友谅、张士诚的交战中，朱元璋更是将火器屡屡作为克敌的先锋。尤其是在1363年的鄱阳湖之战中，朱元璋更是命火器尽出，以攻陈友谅的主力大军。即便在开国后，业已打下江山的朱元璋也没有放松对火器的重视。
洪武十三年（1380年），明廷置军器局掌各类兵器制造。与此同时，明廷不仅仅在京畿设立火药制造局，地方上也设立火药作坊。甚至在洪武年间，连主要制造钱币的宝源局都制造过一些手铳。由此可见，当时明军对于火器的重视。正是有了这一制造业的基础，明军才得以大量装备手铳。在明太祖一朝，一百军户中，就有十把手铳。由此可见，在当时明军的建制当中已经有了火器兵种，只不过还没有单独成军。
永乐二年（1404年），安南（今越南）胡氏篡权之事传入明廷。两年后，朱棣遂发兵南下。在此次出征中，就有号为神机枪炮兵的兵种出征。由此可知，在当时已经有成建制的热兵器部队了，但是他们还没有专属的编制。随后，据《皇明通纪法传全录》中记载："永乐八年，征交趾，得神机枪炮法，特制神机营，肄习火器。"由此可以确定的说，起码在永乐年间，这一专司火器的"神机营"已经出现了。
渐为专事，阵法成形
虽然在永乐八年（1410年）的时候，"神机营"已经出现在了史料的记载当中。只不过此当时这一建制并非后世所熟知的作战部队。在还未迁都北京之前，设立在南直隶的"神机营"实际上主要负责火铳的制造。永乐十九年（1421年），朱棣正式迁都北京，原有的"神机营"遭到裁撤，新设立的军器局、鞍辔局和兵仗局接过了火铳的制造职能。
与此同时，朱棣将北京周边的卫所整编、遴选，组建三大京营。其中，号为"神机"的这一部队便是以火器为主力的热兵器部队。在组建之初，神机营完全由步兵构成。不久又有五千匹马被拨给该部队，遂被编为五千下营。这样一来，神机营就是一直由热兵器步兵和骑兵混成的部队。在编制上，除去骑兵辅助部队，神机营的主力分为中军、左掖、右掖、左哨、右哨五军十五司。按照宣德年间的记载，初期的神机营一共有75071人。
当然，除去辅助的骑兵部队和指挥官，余下的士兵并不是人手一把火铳或者鸟铳的。按照神机营的战法，他们一般维持在三人配备两把火铳这一水平上。毕竟，受制于当时的科技水平，火铳、鸟铳的装弹时间有点长。在瞬息万变的战场上，如果全员都在同一时间装填的话，那么无异于案板上的鱼肉。
所以，神机营的将士们还配备了刀、枪等冷兵器以备近战，也有专门负责放箭以填补火力空白的弓兵。不过，要发挥热兵器的威力就需要在有限的科技水平下制定得到的战法。明初久经沙场洗礼的将领们，就总结了一套适用于神机营的战法。
第一种是沐英的"三段击"战术。这种阵法就类似于影视剧中，欧洲近代军队队列射击的阵法。在这种战法下，火器兵排成三行依次射击，当轮至第三排，第一排的士兵应该完成了装填可以待发了。不过，这种阵法仅适用于战况不甚激烈的时候。若遇到蒙古骑兵这般突进能力极强的对手，火器兵只能任人宰割。
于是，明军又在此基础上改制出五人一组的"小队"战术。在征战漠北的时候，明军将领决定细分士兵的职责。在这种战术下，神机营以五人为一个小队进入阵地。其中反应快、视力好的一人或两人负责设计，其余几人负责装填弹药。此外，这几人还负责虚张声势以迷惑对手。在作战时，他们会视战况而定是否发射火铳，或者引燃爆竹。按照战术预想，他们需要在每一枪放完后，视情况而定燃放三到五个爆竹。以此来迷惑对手，让其不知虚实进而难以躲避。
但是，在大规模的战役时，以上两种战术都不甚适用。于是，明军将领根据实战经验，又编练了一套以神机营全军为单位的战术战法——束伍法。在这一战术下，神机营共分成三个模块：神机队、弓箭队和骑兵队。在作战时，神机队以57人规模编组，设队长、副队长各一人。余下的士兵中，持旗枪3人、持盾牌5人、大刀10人、火器33人、负责弹药供应与炸药4人。作战时，盾牌手身居最前，大刀手分列两侧。手持火器的士兵则以十一人一排分列三排：第一排负责射击，第二递送火铳，第三排负责装填。攻击时，位于奇数站位的士兵先发起一轮攻击，偶数位置的枪手视情况而定。
与此同时，弓箭队作为火力补充。与前者类似，弓箭队也为57人构成。其中除开指挥官二人，有弓箭手22人、盾牌10人、大刀10人、旗枪3人、长枪10人。作战时，他们需要对突向己方的敌军展开压制。弓箭手共分成两排，他们的职责就是持续输出。当有一排士兵的手感到疲劳时，才轮换到下一排接上。在敌军进入弓箭射程范围的同时，长枪手位列两侧以防阵型遭到破坏。
经过两轮的火力打击后，就轮到马队出击了。马队也是以57人为构成，其中10人使用近战武器，40人为弓箭手，余下的除了指挥官就是负责协调的勤务兵。他们的任务，就是对残敌进行追击、扫荡、剪灭。若步兵陷于近身战时，他们就负责迂回包抄。总之，他们是机动部队。
作战时，四万步兵位列第一层，按弓箭队与神机队交替排列展开。三万步兵位列第二层，按两两弓箭队、神机队展开。与此同时，马军以三万为兵额配置在神机营之后。第一层置两万、第二层置七千、第三层三千为大将直接掌握。这一大集群作战的阵法虽然趋于理想化，但经由演练后可在实战中使神机营发挥最大的功效。毕竟，它为火器部队在战场上的移动、布阵乃至与其他兵种的协同作战提供了一定的章法。
五征漠北，保卫京师
既然是大明规模最大、最为精锐的火器部队，神机营自然要接受实战的检验。在成军之后，他们出征最为频繁。自永乐八年至永乐二十二年，神机营随朱棣五次出征漠北。在第一出征中，神机营配合精锐步骑，助明军击败阿鲁台。永乐十二年，朱棣第二次北上出征。此役，神机营在柳生的指挥下，在忽兰忽失温大破瓦剌骑兵。经过激战，神策军将三万瓦剌骑兵包围在该地的一处山上。战后据统计神策军杀数千人，其中包括瓦剌王子在内的十余大人物。而且，这是明军少有的在塞外的阵地战记录。
永乐二十年（1422年），朱棣第三次出征。此次，他直接将神机营布置在最外围。此役，神机营用出其不意的战术助明军大胜。战后，明军杀敌甚多，有效地巩固北境边防。永乐二十一年（1423年），朱棣再发兵北上。此役，神机营的战术更为细化。他们选择在敌军发起冲锋后，集中火力射击。随后，骑兵立马追击歼灭残敌。此役，明军也依旧获得了胜利。永乐二十二年（1424年），朱棣最后一次发兵漠北。此役，神机营依旧以出其不意的进攻方式助明军获得胜利。
在永乐一朝之后，神机营参与过的又一大型战役是北京保卫战。正统十四年（1449年），明英宗御驾亲征。但是，这却是一次惨败，即后世所称的"土木堡之变"。随后，瓦剌骑兵几乎长驱直入，兵临北京城下。此役，于谦亲自指挥整场战役。
在这场事关大明存亡的战役中，神机营发挥了至关重要的作用。在当年10月13日的德胜门一战中，于谦先是派人挑衅瓦剌骑兵入城巷战。随后，埋伏在街道两侧空房中的神机营将士倾巢而出，用密集的火力压制瓦剌骑兵。随后，在西直门的战斗也如出一辙。在城外的孙镗与瓦剌死战，局势渐渐不支。此时，城上的神机营将士用火铳、火炮作为火力支援以稳住局势。
只可惜，随着大明朝政的日渐腐朽，神机营渐渐失去了明初的神奇。到明中后期，神机营已不修武备。兵员逃籍，主将坐吃空饷的事情已是司空见惯。就连最为基本的火铳，都难以得到很好的保养。甚至出现"十铳之中，仅有六七铳发出；六七之中，仅有二三中耳。"
不过，明军对于火器的应用没有就此中断。神机营所的实战经验，成为了其他部队配置火器的最好范本。如戚继光的戚家军，就是一个晚明很优秀的例子。真正中断热兵器应用的，是往后的百年的盛世。在天朝上国的幻梦当中，清廷忘记了锐意进取的精神。纵使华夏儿女自古以来便热爱和平，但是历史的经验告诉我们，永远都不能放弃拼搏向上的志气。一如可将火药用之为烟花与火铳那般，今日的炎黄子孙在爱好和平的同时，不忘那铮铮铁骨。