永乐八年（1410年）征交趾（今越南）时，朱棣得神机枪炮法，特置神机营肄习。
明成祖在亲征漠北之战中，提出了“神机铳居前，马队居后”的作战原则，神机营配合步兵、骑兵作战，发挥了重要作用，使火器的应用更趋专业化，神机营也成为明军的一个兵种。
该营是京军三大营之一（其余两营是五军营及三千营），装备有火枪、火铳等，后期又添置火绳枪。这种独立枪炮部队建制在当时中国乃至世界各国都处于领先地位，比欧洲最早成为建制的西班牙火枪兵（创建于1510年），要早一个世纪左右，是明代早期火器部队领先于世界的佐证。
明军神机营的火枪手
神机营创建后，多次跟随明朝皇帝出征，用手中的厉器——铜火铳作战。神机营的铜火铳作战时，列于阵线前列，各炮队之间有一定间隔，便于装填炮弹，可以轮番齐射，用炮火摧毁敌人阵地。
1410年2月，明军受到蒙古军队阻击，神机营立即用炮火突击阻敌，敌军的防守阵地被神机营的炮火所摧毁，大部分守军在炮火中丧生。明军的骑兵部队发起攻击，大获全胜。
但是，风势轮流转。时光到了1449年10月，蒙古兵越战越勇，步步进逼，12万蒙古兵已经攻到了京城附近。守备京城的将军命令神机营设伏于北京德胜门外。
明军三列式火器射击法
10月13日，蒙古兵兵临城下，明军守卫部队派出骑兵小分队，将蒙古兵引入神机营设伏地区。
明军的神机营装备着最早的火炮——铜火铳。而且，神机营久经百战，有着火炮战和机动战的经验。在蒙古兵被引入神机营设伏地区后，守城的将军一声令下，神机营的大小铜火铳一齐开火，大小铜火铳发射的石制或铁制的球形弹丸，一齐射向蒙古士兵，用来杀伤敌人。神机营的大小铜火铳打乱了蒙古兵阵形。此时，城内外明军乘势出击，大败蒙古兵。在这次京城保卫战中，神机营的铜火铳发挥了重要战斗作用，立了大功。
