Projectiel, kruit en lont
In 1850 waren rond massief schot en zwart kruit standaardmunitie voor kanonnen, terwijl houwitsers holle met kruit gevulde hulzen afvuurden die werden ontstoken door houten lonten gevuld met traag brandend kruit. De invoering van geweermunitie maakte het mogelijk langwerpige projectielen te gebruiken, die door hun gestroomlijnde vorm veel minder last hadden van de wind dan ronde kogels en, omdat ze aanzienlijk zwaarder waren dan kogels van gelijke diameter, veel verder reikten. Toch had de veranderende vorm van projectielen aanvankelijk geen invloed op hun aard. De granaatscherf bijvoorbeeld, die in de jaren 1790 door de Engelsman Henry Shrapnel werd geïntroduceerd, was een bolvormige huls gevuld met een kleine lading zwart buskruit en een aantal musketkogels. Het kruit, aangestoken door een eenvoudige ontsteker, opende de granaat boven concentraties vijandelijke troepen, en de kogels, met de snelheid van de rondvliegende granaat, hadden het effect van musketvuur dat op grote afstand werd afgegeven. Toen de geweerloop in gebruik werd genomen, werd het oorspronkelijke granaatontwerp eenvoudigweg aangepast aan de nieuwe langwerpige granaten en bleef het het standaardprojectiel van de veldartillerie, omdat het verwoestend was tegen troepen in het open veld.
Omwille van de stabiliserende draai die ze kregen door de groeven in het geweer, vlogen langwerpige projectielen veel rechter dan kogels, en ze waren er vrijwel zeker van dat ze punt-eerst zouden landen. Op basis van dit principe werden langwerpige met kruit gevulde hulzen aan de kop voorzien van een slaghoedje, dat de kruitlading bij het raken van het doelwit tot ontbranding bracht. Dit leidde tot het gebruik van met kruit gevulde granaten als antipersoneel projectielen. In de zeemacht werden langwerpige pantserdoorborende projectielen aanvankelijk gemaakt van massief gietijzer, waarbij de koppen tijdens het gietproces werden gekoeld om ze harder te maken. Uiteindelijk werden granaten gemaakt met een kleine lading kruit, die ontplofte door wrijving bij de plotselinge vertraging van de granaat bij de inslag. Dit was geen geheel bevredigende regeling, omdat de granaten in het algemeen ontploften tijdens hun passage door de bepantsering en niet nadat zij waren doorgedrongen tot de kwetsbare werktuigen van het schip, maar het was nog minder bevredigend om de granaten uit te rusten met slaghulzen, die bij de inslag eenvoudig werden verpletterd.
Tussen 1870 en 1890 werd veel werk verricht aan de ontwikkeling van stuwstoffen en explosieven. Rookloze poeders op basis van nitrocellulose (in Frankrijk ballistiet en in Groot-Brittannië cordiet genoemd) werden het standaard drijfgas, en verbindingen op basis van picrinezuur (onder verschillende namen zoals lyddiet in Groot-Brittannië, meliniet in Frankrijk en shimose in Japan) introduceerden de moderne hoog-explosieve vulling voor granaten. Deze stabielere verbindingen vereisten de ontwikkeling van ontstekingsmechanismen die geschikt waren voor pantserdoorborende granaten, aangezien wrijving niet langer een betrouwbare methode was om ze tot ontbranding te brengen. Dit werd bereikt door ontstekers aan de basis van de granaten aan te brengen, waar de inslag tegen het pantser ze niet zou beschadigen, maar de schok van de aankomst ze zou doen ontbranden.
Tijdontstekers, ontworpen om granaatscherven over grondtroepen te laten ontploffen op een bepaald punt in de baan van de granaat, werden geleidelijk verfijnd. Deze bestonden gewoonlijk uit een vaste ring met een trein van kruit, samen met een soortgelijke maar beweegbare ring. Met de beweegbare ring kon de brandtijd worden ingesteld door het punt te variëren waarop de vaste ring de beweegbare trein ontstak en het punt waarop de beweegbare trein de springstof liet ontbranden.
Tijdens de Eerste Wereldoorlog werden deze ontstekingen in luchtdoelgranaten gemonteerd, maar men ontdekte dat ze op grote hoogte onvoorspelbaar brandden. Uiteindelijk werden met kruit gevulde ontstekingen ontwikkeld die onder deze omstandigheden wel werkten, maar de firma Krupp begon met de ontwikkeling van uurwerkontstekingen die niet gevoelig waren voor atmosferische variaties. Deze uurwerk ontstekingen werden ook gebruikt voor het afvuren van granaatscherven over lange afstanden; onvermijdelijk werd een onbeschadigd exemplaar teruggevonden door de Britten, en het geheim was bekend. Tegen 1939 waren uurwerk ontstekingen van verschillende patronen, sommige met veeraandrijving en sommige met centrifugaal aandrijving, in algemeen gebruik.
Oorlog I zag ook de ontwikkeling van gespecialiseerde projectielen om aan verschillende tactische eisen te voldoen. Rookgranaten, gevuld met witte fosfor, werden gebruikt voor het afschermen van de activiteiten van troepen; verlichtingsgranaten, met magnesium fakkels opgehangen aan parachutes, verlichtten het slagveld ’s nachts; gasgranaten, gevuld met verschillende chemicaliën zoals chloor of mosterdgas, werden gebruikt tegen troepen; brandbommen werden ontwikkeld voor het in brand steken van met waterstof gevulde zeppelins. Hoge explosieven werden verbeterd, waarbij TNT (trinitrotolueen) en amatol (een mengsel van TNT en ammoniumnitraat) standaard granaatvullingen werden.
In de Tweede Wereldoorlog werden deze granaattypen in het algemeen verbeterd, hoewel dezelfde basiskenmerken werden gebruikt en flitsloze drijfgassen, waarbij nitroguanidine en andere organische verbindingen werden gebruikt, geleidelijk de plaats innamen van de vroegere eenvoudige nitrocellulose types. De nabijheidszekering werd ontwikkeld door gezamenlijk Brits-Amerikaans onderzoek en werd eerst gebruikt voor luchtverdediging en later voor grondbombardementen. In de proximity fuze zat een kleine radiozender die een continu signaal uitzond; wanneer het signaal een vast voorwerp raakte, werd het weerkaatst en door de fuze gedetecteerd, en de interactie tussen het uitgezonden en het ontvangen signaal werd gebruikt om de granaat tot ontploffing te brengen. Dit type ontsteker vergrootte de kans om schade toe te brengen aan vliegtuigdoelen, en maakte het ook mogelijk voor de veldartillerie om granaten in de lucht tot ontploffing te brengen op een dodelijke afstand boven gronddoelen, zonder het exacte bereik van de ontsteker te hoeven bepalen.
Na 1945 werd de proximity fuze verbeterd door de transistor en de geïntegreerde schakeling. Hierdoor konden de lonten aanzienlijk worden verkleind en konden ook de kosten worden verlaagd, waardoor het economisch mogelijk werd een combinatie van proximity/impact fuze te maken die aan bijna alle eisen van de artillerie kon voldoen. De moderne elektronica maakte ook de ontwikkeling mogelijk van elektronische tijdontstekingen, die het mechanische uurwerk vervingen en eenvoudiger konden worden ingesteld en veel nauwkeuriger waren
.