戚继光奉命抗倭后，立即改革军制，不用卫所制的世兵，招募流亡农民和矿工，精选3000人组建新部队。这些士兵多受过倭祸之害，戚继光就此以“保国卫民”训导官兵，同时严肃军纪，实行“连坐法”，规定全队退却则队长斩首等法规，使所部战斗意志高昂。他还摈弃旧式“看武艺”的训练法，采取了鸳鸯阵等新战术，并建立了队、哨、营等新编制，组织调度比较灵活。戚继光还注重研究葡萄牙和日本的新式火器，仿制出鸟铳和“佛朗机”炮，从而使明军进入了冷热兵器混用的阶段。
军制改革后，这支军队出现在浙东沿海战场，抗倭形势很快改观。戚继光不把数量有限的部队分兵把口，而形成一个拳头主动出击，在台州九战九捷。大感惊恐的日本海盗转而窜扰福建、广东沿海后，戚家军也随之南调。戚继光根据倭寇在海边游动需要一些据点和岛屿作为巢穴的特点，也以主动攻击为主，其中夜袭横屿岛一仗歼敌2000人。戚家军经过在浙江、福建、广东三省转战10年，日本海盗因惧歼而不敢再犯。
戚继光创造独特的“鸳鸯阵”，充分发挥集体互助、长短兵器结合的力量，机动灵活打击敌人。建立车、骑、步相配的联合兵种，与敌人进行大规模决战；集中优势兵力进攻敌人防御重点，迅速瓦解歼灭敌人；伏兵奇袭，出其不意，攻其不备。
鸳鸯阵阵形以11人为一队，最前为队长，次二人一执长牌、一执藤牌，长牌手执长盾牌遮挡倭寇的箭矢、长枪，藤牌手执轻便的藤盾并带有标枪、腰刀，长牌手和藤牌手主要掩护后队前进，藤牌手除了掩护还可与敌近战。
再二人为狼筅手执狼筅，狼筅是利用南方生长的毛竹，选其老而坚实者，将竹端斜削成尖状，又留四周尖锐的枝枝丫，每支狼筅长3米左右，狼筅手利用狼筅前端的利刃刺杀敌人以掩护盾牌手的推进和后面长枪手的进击。
接着是四名手执长枪的长枪手，左右各二人，分别照应前面左右两边的盾牌手和狼筅手。再跟进的是两个手持“镗钯”的士兵担任警戒、支援等工作。如敌人迂回攻击，短兵手即持短刀冲上前去劈杀敌人。各种兵器分工明确，每人只要精熟自己那一种的操作，有效杀敌关键在于整体配合，令行禁止。最后一名是伙夫。
“鸳鸯阵”不但使矛与盾、长与短紧密结合，充分发挥了各种兵器的效能，而且阵形变化灵活。可以根据情况和作战需要变纵队为横队，变一阵为左右两小阵或左中右三小阵。
当变成两小阵时称：“两仪阵”，左右盾牌手分别随左右狼筅手、长枪手和短兵手，护卫其进攻；当变成三小阵时称“三才阵”，此时，狼筅手、长枪手和短兵手居中。盾牌手在左右两侧护卫。这种变化了的阵法又称“变鸳鸯阵”。此阵运用灵活机动，正好抑制住了倭寇优势的发挥。戚继光率领“戚家军”，经过“鸳鸯阵”法的演练后，在与倭寇的作战中，每战皆捷。这些都体现了戚继光军事思想的现代性，是戚家军百战百胜的重要原因。
发明兵器，编练戚家军
戚家军成军于治世（相对明末），所面对的敌人以倭寇中的萨摩人为主。戚家军赖以成名的，是严明的军纪，职业化的训练水平，东亚最先进的装备，百战百胜的战绩和高达十余万级的斩级记录。
戚家军嘉靖三十八年成军于浙江义乌，总兵力四千人，主力是义乌农民和矿工。自成军起，大小数百战未尝败绩。比较有名的大战有：嘉靖四十年台州之役，经新河、花街、上峰岭、藤岭、长沙等战斗，十三战十三捷，斩杀真倭3000余级，烧杀溺毙无算；福建之役，总兵力六千，经横屿、牛田、林墩三战，斩真倭5000余级，其中横屿之战是一场精彩的步炮协同作战，先以火炮击沉倭寇战船并轰击倭寇大营，再以突击队强行登陆突破倭寇本阵，斩杀倭寇头领。嘉靖四十二年莆田的平海卫、仙游、王仓坪、蔡丕岭四战，斩真倭20000余，另于广东剿灭勾结倭寇的海盗吴平，斩从倭30000，吴平逃亡海上。同时还创造了，以平均每22人伤亡，换取斩杀1000人的冷兵器时代“敌我伤亡比”的记录。
戚家军的胜利还建立在严格甚至是严酷的军法上：如果作战不力而战败，主将战死，所有偏将斩首；偏将战死，手下所有千总斩首，千总战死，手下所有百总斩首；百总战死，手下所有旗总斩首；旗总战死，手下队长斩首，队长战死，而手下士兵没有斩获，十名士兵全部斩首。斩级的赏赐也颇丰，每一级赏银40两。
戚家军的纪律严明也是闻名天下，但凡出征时有扰民行为的一律斩首示众，所以戚家军无论在哪里作战都能够获得当地百姓的支持，就连少数民族都愿意为之誓死效命，这样的军队在封建王朝是独一无二的。
隆庆元年，戚继光及其老部下3000人调往京师，督阵蓟辽，编练车步骑营三万。隆庆二年，朵颜部酋长董狐狸入寇，戚继光以车营抵挡，俘董狐狸侄子长昂，董狐狸仅以身免，逼董狐狸扣关请罪；万历三年，长秃帅兀良哈入寇，戚继光又活捉长秃。
自嘉靖三十八年戚家军成军到万历十一年戚继光去职，戚家军共斩级万余级，这在日久承平的万历中兴时期是很恐怖的战绩。
戚家军的威名并没有因为戚继光的去职而低落，以戚家军为种子的浙兵一直是明后期国防力量的主力，万历朝鲜之役，浙兵首登平壤，立下头功。其中许多人还是戚继光的老部下，如攻克牡丹台的老将吴惟忠。袁崇焕的关宁铁骑最初也是由两万浙兵构成。
戚家军百战不败的原因在于戚继光的治军思想极为先进，以东亚最先进的武器装备部队，后膛的神威将军炮、佛郎机炮、大口径的加农炮发熕、鸟铳、倭刀、铁甲，戚家军的装备绝对是东亚第一，世界前列。要知道三十年之后的日本最强悍的萨摩兵团，全军有两万只火枪，却只有两门轻炮，全日本到了江户时代才开始有大型的火炮出现。而戚家军作为一支地方军队，其火器的先进程度甚至直逼京都神机营。
狼筅，戚家军的独创兵器，是一种在竹子上安装枪头，伪装性极强的武器。它的本质就是一种长矛，但还留有竹子刚砍下后留下的枝叶等等，适合在隐蔽地带埋伏时使用，枪杆极长，通常与盾牌配合使用，从远处杀伤倭寇。
戚氏军刀，一种融合了倭刀与中国传统大刀二者共同优点的兵器，它的刀身比与倭刀极为相似，锻造过程也极为考究，吸取了日本刀精工细作的特点，同时在刀身处也融合了中国传统的弧形缳首和手感更好的握把，便于单手使用（而这正是倭刀的致命缺点，即无法单手护持，防御力差），是一种攻防兼备的利器。
藤牌，用植物藤条编织的盾牌。乍看上去不堪一击，但防御力极强。
虎蹲炮，是为了弥补一些外国火器的缺点而创造的炮，这种炮“比鸟铳，一可当百”；比佛朗机更轻、更便于携带，野战时机动性强，防御则可控扼险隘，防御大队敌人，而且机动性又强，翻山越岭不在话下。
赛贡铳，铳长三尺，内装半斤火药，发射时用木马放在火药前面，再放入若干弹丸，在铳身下面垫着木块以调节射击角度。500人之间可装备五六门。
六和铳，用六块木板组成，外面装上铁箍，以防爆膛，在水陆均可用来近距离攻坚。
无敌神飞炮，仿造佛郎机制成，重约1050斤，一发500子，击宽20余丈。
戚继光与长城
隆庆初年，给事中吴时来以蓟门多警，请召大猷、继光专训边卒。部议独用继光，乃召之。二年五月命以都督同知总理蓟州、昌平、保定三镇练兵事。这样戚继光再次来到他年轻时曾经戍守之地，直到万历十一年被调往广东。这十几年时间，他为明朝长城防御体系的最终完善以及抵制蒙古族入侵，做出了不可磨灭的贡献。
明朝为加强北方防务，将长城沿线划分为九个防御区，分别驻有重兵，称之为九边或九镇，每镇均设有总兵官管辖。蓟镇东起山海关，西至居庸关，拱卫京师，是九镇中最重要的一镇。戚继光为蓟镇总兵官。
蓟镇长城最早修建于明朝初期，洪武六年，命大将军徐达等备山西、北平边，谕令各上方略。从淮安侯华云龙言，自永平、蓟州、密云迤西二千余里，关隘百二十又九，皆置戍守。洪武十四年徐达发燕石等卫屯兵万五千一百人修永宁、界岭等三十二关。虽然到弘治、嘉靖年间长城也都有所修筑，但过于简单。真正大规模的修筑则从隆庆至万历初由戚继光完成的。
戚继光修建的长城由城墙、敌台、墙台、烽火台、关城等几部分组成。他巡行塞上，经过仔细考察，认为这些边墙不仅低薄，而且颓废较多，根本无法阻遏蒙古人的武装袭击。而且在旧长城线上虽有一些砖石小台，但这种小台彼此之间毫无联系，既不能掩蔽士卒，又没有地方贮存军火器具，敌军只要登高发矢，台上守军就很难固守，不利于战斗。于是他上疏言道：“蓟镇边垣，延袤二千里，一瑕则百坚皆瑕。比来岁修岁圮，徒费无益。请跨墙为台，睥睨四达。台高五丈，虚中为三层，台宿百人，铠仗糗粮具备。令戍卒画地受工，先建千二百座。”于是自隆庆三年起，开始了艰巨的修墙、筑台工程，戚继光亲自监工，对工程质量要求极为严格。他将城墙分为一、二、三等，双侧包砖城墙为一等边墙，单侧包砖城墙为二等边墙，石城为三等边墙，要冲地段一律包砖，严禁任何偷工减料现象。在城墙垛口下的宇墙上以一定的距离及地势情况设置了望孔、射孔，有些地段在外侧城墙筑有雷石凹槽溜道，大大加强了防卫能力。
在加固城墙的同时，又修建空心敌台。所谓空心敌台分为三层：基座、中空及顶部楼橹。在戚继光所著《练兵杂纪》中对空心敌台有这样的记载：“今建空心敌台，尽将通人马处堵塞。其制：高三、四丈不等，周围阔十二丈，有十七、八丈不等者。凡冲处数十步或一百步一台；缓处或四、五十步，或二百步不等者为一台。两台相应，左右相救，骑墙而立。造台法：下筑基与边墙平，外出一丈四、五尺有余，中间空豁，四面箭窗，上建楼橹，环以垛口，内卫战卒，下发火炮，外击敌人。敌矢不能及，敌骑不敢近。每台百总一名，专管调度攻打。”
墙台是齐墙而建的平台，上面也可以放置军械、粮草等物品，并且可以协助敌台攻击来犯的近敌。烽火台与敌台密切配合，形成一定的传烽路线，一遇敌情，举烽鸣烟放炮，迅速地把情况传递到蓟镇防线。而关隘处建筑的城堡，在战时守兵登城打仗，平时则可在城门设卡盘查过往行人。一时间在东起山海关，西到居庸关的两千里防线上，长城随着地势蜿蜒起伏，加之疏密分布的敌台、烽火台、关城等建筑，高下相间，蔚为壮观。
戚继光惧内
戚继光有一个强悍的老婆-——王氏。有故事为证：有一次，戚继光手下的一个弟兄又给他出了一个馊主意，让戚继光在老婆午睡时把刀架在老婆脖子上吓唬她。戚继光一边举着马刀往前冲，嘴里一边大叫地给自己壮胆。这胆没壮成，倒把他老婆吵醒了。幸好戚继光有勇有谋，对老婆说到：“我只是杀只鸡给夫人补补。”。
戚继光的墓志铭里还记载了这么一件事：戚继光与老婆结婚很久，一直没有儿子，为了传宗接代，戚继光就在外面背着老婆娶了妾。儿子是有了，但老婆也知道了。戚继光的老婆竟“日操白刃，愿得少保而甘心”。但是说到底，武术大师戚继光当真打不过他老婆吗？肯定不是。归根结底，戚继光之所以“打不过”他老婆，还是出于对老婆的爱。
书中说，因为戚继光偷着纳妾，惹恼了妻子王氏，“据说他的老婆实在太凶，闹得他受不了，一气之下从家里搬出来，住进了军营里。部下觉得他又窝囊，又可怜，纷纷煽动他，你老婆竟然如此嚣张，还敢欺负你，我们大家穿好盔甲，备齐刀剑，在营里等着，你把她叫进来，乱刀砍死，也就一了百了了。戚继光估计是受尽了委屈，于是一气之下一跺脚：‘就这么干！砍死她！’约定的日子到了，手下全副武装，埋伏在营内，戚继光则派人去请自己的老婆进营。老婆大人如约前来，她进入营房，看着周围手持刀剑的士兵，毫不畏惧，还大声喝问戚继光，‘找我来有什么事？’在凶悍的老婆面前，戚继光没有示弱，他霍然站了起来，大声说道：‘我刚刚整队完毕，特请夫人前来阅兵！’”
这一段，貌似幽默，其实挠人胳肢窝，强逗人笑，怎么琢磨怎么不对味。难道这就是青史留名的大侠夫妇？
明朝谢肇膌所著《五杂组》，对戚继光怕老婆有一段合情合理的描述。戚继光原本不怕老婆，后来，唯一的儿子在征战中触犯军法，被戚继光斩杀了。妻子伤心欲绝，深觉丈夫一根筋，便立誓不让戚继光纳妾——反正我岁数大了，不能生养了，你就跟我一个人过一辈子吧。你心狠手辣，我就让你断子绝孙。戚继光欠着妻子一个情，不敢造次，表面上也不敢纳妾，这是他怕老婆的真实原因。
为了接续血脉，戚继光偷偷纳了两个妾养在外面，有了两个儿子。十多年后，夫人得知此事，跟戚继光大吵大闹，让他把两个儿子都带回府上。戚继光见大事不好，把王氏的弟弟，也就是自己的小舅子叫来。小舅子是戚继光的幕僚之一。戚继光说，现在有三条路摆在你姐姐面前，我自己没法跟她说，麻烦你一定转告她。上策是妾和儿子都保住。次策是保住儿子，把妾赶走。下策是玉石俱焚，你姐杀掉我的儿子，我带领士兵杀掉你们全家，然后弃官潜逃。你看着办吧。