北宋建国后，由于自始至终北方与西北游牧民族入侵的威胁未曾间断（契丹、西夏、女真接踵而兴），而政府却又因安内的考量不得不采行重文轻武的国策。在这种矛盾的情势下，既不愿亦无法堷养出有特殊领导能力的军事人才，自然亦大为削弱北宋军队的作战实力。为了弥补上述缺陷，只有在兵员的增加与武器的精益求精方面下工夫。因此，自太祖初即位，即以“魏丕为作坊副使”，负责军器的监制与改良工作，开始大力推动武器的制作与改良工作。而魏丕为一精于设计的机械人才，据《玉海》记载他所创制的戎器“无不精致”，原先射程只有七百步的床子弩，经过他改良后射程“增至千步”。在他的领导下，北宋的武器改良有了好的开始，也奠定了火药被大量用于武器制作方面的环境因素。至开宝九年(976)三月，魏丕奉命出任代州剌史，但仍兼领作坊使的工作，太祖并下令“作坊所造兵器每旬（十日）一进（呈），上亲阅之，列五库以贮焉。”九月，又下诏将作坊扩大为南北两大制造，大量制造铠甲刀等兵器。不久再增置弓弩院专造弓弩箭镞，以及南北二造箭库，大量制造弓箭。由于早在六年前兵部令史冯继升即曾向朝廷奉献“火箭”，故而此时所制弓箭中或许已有上附火药的火箭。唯据史书所载太祖在灭南唐（开宝八年，975）及太宗在灭北汉（太平兴国四年，979）的重要军事行动中，未见火药武器之使用。而在太宗三次对契丹人用兵之记录中，亦未出现使用有炸伤力的火药武器的记载。因此推知，在太祖时期出现的火药武器，在太宗时可能尚未被重视。直到真宗即位初期，一则因君臣颇为励精图治，于国防建设十分关心；再则自太宗歧沟关之役宋师惨败后，引来了契丹人连年不断的入寇，无论是地方政府或边境军民皆深受其害。故而激起了军民强烈的的抗敌意识，大家皆勇于贡献一己之力以加强国防力量。
由于将硫黄、硝石、木炭配合在一起，制成可用于战争的武器此一技术，在北宋初年始加以推广，配方的比例尚未发展成熟；又由于不同用途武器需要不同性能的火药，故而今日所知宋代所使用的火药配方至少有列三种：
1.火炮炮弹用配方
晋州硫黄十四两、窝黄七两（亦为硫黄的一种）、焰硝二斤半、麻茹一两、干漆一两、定粉一两、竹筎一两、黄丹一两、黄蜡半两、清油一分、桐油半两、松脂一十四两、浓油一分。
其中硫黄、窝黄、焰硝、麻茹、竹茹（代替木炭）为火药的主要原料，砒黄、定粉、黄丹则为燃烧后产生毒气以使敌人中毒的材料，最后五项为将原料黏附在一起的材料。
2.蒺藜火球用配方
硫黄一斤四两、焰硝二斤半、（同粗）炭末五两、沥青二两半、干漆二两半、竹茹一两一分、麻茹一两一分、桐油二两半、小油二两半、蜡二两半黄丹一两一分。
其中硫黄、焰硝、木炭末、竹茹、麻茹为构成火药主要原料，干漆、黄丹为制造毒气的材料，其余为黏着剂。
3.毒药烟球用配方
硫黄一十五两、焰硝一斤十四两、草乌头五两、芭豆五两、狼毒五两、桐油二两半、小油二两半、木炭末五两、沥清二两半、砒霜二两、黄蜡一两、竹茹一两一分、麻茹一两一分。
由于此烟球的主要作用在以毒气熏炙敌人，故配方中除了可以达到爆炸燃烧效果的硫黄、焰硝、木炭末外，渗入了多种有毒的物质如芭豆、狼毒、砒霜等以见其效。
以上三种火药配方内容颇为复杂，且有一定的配比，可能是已经过多次的实验而取得的，为了适应使用时不同的目的，在硫黄、硝石、木炭的比例上有所变化，可见当时人对此三种原料的特性及他们混合在一起所可能产生的特性有了相当程度的了解。但从上述三种配方所述原料之比例与今日理想的黑色火药的正确比例相比较（黑色火药为：硝石75、硫黄10、木炭15。火炮火弹为：硝石60、硫黄21、木炭20、蒺藜火球为：硝石62、硫黄31、木炭7）显见其中硝石的含量偏低，纯度也不够，故其炸伤力不强，其主要目标仍以吓退、燃烧与放毒熏灼敌人为主。
火药武器
1.火炮炮弹（即霹雳炮弹）
此炮在北宋末年靖康之役金兵攻汴京城时，一度颇产生抗敌之效，见《续资治通鉴长编拾补》曰：
靖康元年二月壬寅，李纲宿咸丰门，以金人进兵门外，治攻具也……纲既登城，令施放（火炮、床子弩等武器）自便，能中贼者厚赏，夜发霹雳炮以击之，军皆惊呼
后来在南宋虞允文抵抗南下追击的金兵时，也充分发挥了它抗敌的功效。后来金人不但学会了此炮的制法，而且发展成外壳用铁皮包裹的震天雷，威力更强，曾用于抵抗元军的攻击。此炮弹制法为：将晋州硫黄、窝黄、焰硝同捣碎成颗粒，再将砒黄、定粉、黄丹研磨成粉，干漆亦捶成粉状，竹茹麻茹用火炒成碎末，再将黄蜡、松脂、清油、桐油浓油用火熬成膏，然后加入前述药粉加以搅拌均匀做成丸形，外面以厚纸包裹，里外五层，再以麻绳捆绑，另将松脂烧融浇裹固定即可，以火炮发射之。
2.火药鞭箭
此鞭箭被许多科学史学者认为是世界上最早利用热气流的pēn_shè力发射的火箭雏型，其制作方法为：削劲竹为鞭箭长六尺，前端装有能刺伤人的
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