明朝后期的火炮从16世纪20年代开始，中国火炮仍有发展。嘉靖年间制造的虎蹲炮,长1尺9寸（约合0.6米），重36斤（约合21.5千克），配有铁爪、铁绊，发射前可用大铁钉将炮身固定于地面,形似虎蹲,这种炮克服了发射时后坐力大、跳动厉害的缺点。《明会典·工部》记载,嘉靖四年(1525)制造的“毒火飞”,炮筒用熟铁制成,装火药十多两,炮弹由生铁熔铸，弹内装“砒硫毒药五两”,点火后“将飞打于二百步(约330米)外，暴碎伤人”。这是中国古代以火炮发射爆炸弹的最早记载。万历年间还大量制造了身管较长的火炮。万历二十年(1592)在杭州制造的“天字一百三十五号大将军”铁炮，口径113毫米，全长143厘米，身管的长度同直径的比值明显增大。炮身有九道箍，铸有炮耳，安有两个铁环。万历年间，明军援朝作战时曾使用过这种铁炮。
在此期间，欧洲火炮开始传入中国，其中影响较大的有佛朗机铳和红夷炮。佛朗机铳约在正德末年（1521年左右）从葡萄牙传入中国,它有一母铳和若干子铳,母铳身管细长，口径较小，铳身铸有准星、照门，可瞄准射击。铳身后有“巨腹”，腹上开有长孔，用以装填子铳。子铳类似一小火铳，一般备有5～9个，可预先装好弹药，战时轮流发射，提高了火炮射速。嘉靖初，中国开始成批仿制佛朗机铳，形制很多。《明会典》记载有大样、中样、小样佛朗机铜铳。《武备志》又把佛朗机铳分为1～5号。北京首都博物馆现藏有6门佛朗机样式的火炮，均为铜质，有两种类型：一种名为“流星”，腹部为方形;另一种“胜”字号火炮,腹部为圆柱形。其中嘉靖二十八年（1549）制造的“胜字四十二号”火炮，母铳口径38毫米，全长91厘米，子铳口径35毫米，全长23厘米。由于子铳装药量小，母铳口径不大，威力有限。红夷炮（亦称西洋炮）是一种大型火炮，在万历后期由荷兰传入中国。《明史·兵志》记载:“大西洋船至,复得巨，曰红夷。长二丈余，重者至三千斤，能洞裂石城，震数十里”（二丈约合6.22米，三千斤约合1600千克）。炮身铸有准星、照门，中部有炮耳。与佛朗机铳相比，口径较大，管壁加厚，并且从炮口至炮尾逐渐增厚，能承受较大膛压,是当时威力最大的火炮。明末,明政府为了抵御后金军的进攻，重用徐光启、李之藻等人大量仿制红夷炮。天启元年(1621)，李之藻受命按西洋新法制造火炮；崇祯二年至三年(1629～1630)徐光启督造大小红夷炮400余门;两广总督王尊德也先后仿制大中型西洋炮500门。中国历史博物馆、湖南省博物馆、首都博物馆等都收藏有当时的制品。其中首都博物馆收藏的一门崇祯十年铁铸“西洋炮”，口径100毫米，长233厘米。其身管的长度同直径的比值更大于万历二十年造的铁炮。