公元1206年（南宋开禧二年），蒙古乞颜部首领铁木真，在斡难河（今鄂嫩河）被拥立为蒙古大汗，尊称为成吉思汗。蒙古人口奄起后，不但在国内灭西夏，破西辽，亡金国，南下覆宋，建立元朝；而且对外用兵，东战西征，南下爪哇，把初级火器辐射至欧亚两洲大部分国家和地区。
蒙古炮手军的创建与发展
成吉思汗在漠北强大起来后，不但拥有一支以弓马骑射见长而又善于长驱驰突的骑兵，而且十分重视技术兵种的建立。他推行利用中外工匠为蒙军制造兵器战车的政策，以为战争之需。蒙古炮手军就是在这种政策下，最早建立的一个技术兵种。铁木真选定的第一个炮手军将领是蒙古人口奄木海。1214年（蒙古太祖九年），太师国王木黎华统兵南下时，铁木真即委任口奄木海为随路炮手达鲁花赤，即炮手总管。之后，崦木海便挑“选五百余人教习之，后定诸国，多赖其力”，是为炮手军之初创。当年，铁木真亲统大军至古北口（今属北京）时，燕人薛塔刺海率所部300人归附，被委任为炮水手元帅，后又因善用炮而升为炮水手军民诸色人匠都元帅。成吉思汗西征时，他率部从征，“且以炮立功”。1211年（太祖六年），昌平（今属北京）人张拔都率部归附铁木真，后升为炮手诸色军民人匠都元帅铁木真在用兵中原后，也常选用善用炮者编为炮手军，冀州人贾塔刺浑即因此而被籍为军，不久被委任为四路总押，统率炮手军。1223年，清州人张荣因随铁木真征西域有功，升炮水手元帅。上述炮手军将领，不但本人为蒙古炮手军的初建和随铁木真西征建立了功绩，而且他们的子孙后代，都依次袭职，在炮手军服役，一直沿袭至元朝建立后，成为炮手军世家。所以《元史·兵志》对炮手军的创建和发展作了概括：
（蒙古炮手军）始太祖、太宗征讨之际，于随路取发，并攻破州县，招收铁、木、金、火等匠人充炮手。
这些炮手军在边征战边组建的情况下，于公元1252年（宪宗二年）“具以炮手附籍”，编制成军。他们制造和使用各型抛石机抛射石弹与火球。特别是在公元1234年（蒙古太宗六年）灭亡金朝后，又缴获了全军使用的大量火枪、铁火炮与火药箭等火器，并利用金朝的大批制造火器的工匠，为其制造火器，使南下攻宋与进行对外作战的蒙古军增添了双翼。
成吉思汗率炮手军与火箭军西征
成吉思汗率领蒙军的第一次西征，起始于1219年（太祖十四年）。其时，花刺子模国（Khorazm，一作Khwarizm）已先后消灭塞尔柱王朝，东败西辽，征服中亚、伊朗和阿富汗，建都于乌尔革建赤，国力强大。1218年，成吉思汗派商队450人出使该国，在到达其边境讹答剌（otrar）城时，商队成员被该城守将所杀，仅留一人东归报信。成吉思汗为之激怒，于1219年秋亲统20万蒙古军进入中亚，口奄木海、薛塔刺海、张荣等炮手军将领，以及抄马都镇抚郭宝玉率装备有火箭的蒙古军随同出征，以为复仇之举。蒙古军分四路进攻花剌子模国。次年春，蒙古军合围其新都撒马尔军（Samarkand，亦称寻思干城），城民出降。其国王阿拉丁·摩诃末（Ala-ud-Din Moharnmad）先已逃至里海的小岛上，不久病死。据瑞典的历史学家多桑（C。D’ohsson，1780～1855）所著《多桑蒙古史》称，蒙古军在作战中曾经使用过Matiere Combustibls的一种兵器；冯承钧在翻译此书时，将其译作“火攻之器”，实际上是由炮手军用抛石机抛射的一种“火球”之类的火器。霍渥尔斯（B。H。Howorth）在《9～10世纪蒙古史》中称：蒙古军在西征中曾用过一种叫Stink-pots与一种叫Primitive Cannon（原始式的火炮，亦作弩炮Balistas）的火器，冯承钧《多桑蒙古史》译作“火箭”；屠寄所著《蒙兀儿史记·西域列传》作“火攻之器”；冯家昇先生说是“毒火罐”。从宋元火器发展的连续性看，冯先生的判断比较得当。
摩诃末死后，其子札兰丁（Djedāl-ed-Din）继位，在哥疾宁（Ghazns，今阿富汗境内）被蒙古军击败。蒙古军哲别与速不台所部乘胜追击，札兰丁残部被迫逃入印度。1222年春，蒙古军渡过印度河，进抵木尔坦和拉合尔（Multan and Lahor，两地均在今巴基斯坦境内）等地和印度北部。札兰丁又率残部退至德里（Delhi，今印度首都）。蒙军进至中印度后，因不堪炎夏酷热，便班师而回。霍渥尔斯说蒙军在作战中使用了一种称作pots de naphte的火攻器具，将其译成“希腊火”《蒙兀儿史记·西域列传》则将pots de naphte译成“火罐”，系指一种喷射沸油的器械。另一位学者马克拉干（R。Maclaean）说，Naphte原称“希腊火”，但是在火药产生后便成为一种火器的名称了。
1222年秋至1223年夏，蒙古军先后进兵里海，攻占钦察（Kипчakи），击溃斡罗斯（Oros，即俄罗斯）和钦察联军，次年经里海北部东还。1227年8月25日，成吉思汗在六盘山下清水县（今属甘肃）病逝。其三子窝阔台于1229年被诸王贵族拥立为大汗，不久遣将绰儿马罕率军继续西征，于1231年灭亡花剌子模国，并命其留镇该地。据《元史》记载，蒙古军将领郭宝玉曾在作战中使用了火箭：
（宝玉部）进兵下扌寻思干（即寻思干）城，次暗木河（即阿姆河）。敌筑十余垒，陈船河中。俄风涛暴起，宝玉令发火箭射其船，一时延烧。乘胜直前，破护岸兵五万，斩大将佐里，遂屠诸垒，收马里（Maru）四城。辛巳（1221年），可弗叉国（Kifchak）唯算端罕（Sultan）破乃满国，引兵据扌寻思干……宝玉追之，遂奔印度。
上述记载说明，成吉思汗在率部进行第一次西征中，其部将速不台、哲别和郭宝玉于1221—1222年，在北印度追击札兰丁残部时，使用了火箭，印度军民也就在此时见到了火器。
拔都率军用火器西征欧洲
拔都率领蒙军的第二次西征，起始于1235年（太宗七年）。窝阔台于1234年联宋灭金后，即于次年召集诸王大会，决定以其兄术赤之子拔都为统帅，率领先锋速不台，术赤诸子、窝阔台长子贵由、拖雷长子蒙哥、察合台子拜塔儿等15万蒙军，以缴获于金军的火枪、铁火炮、火药箭等火器西进。1236年秋，蒙古军各部在押赤河（即ypaЛ，乌拉尔河）会师。速不台部率先攻取亦的勒河（即BoЛra，伏尔加河）中游的不里阿耳（Bulgaria）国，蒙哥部则攻取钦察。1237年秋，各路蒙古军进入俄罗斯境内，攻陷烈也赞城（Pя3анъ，梁赞）。1238年，蒙古军分兵四出，用铁火炮攻陷莫斯科（Мockoвa）、罗斯托夫（Pocтoв）、弗拉的迷尔（Bладимир，即弗拉基米尔）等十余城，尔后又南下攻取钦察的西部地区。1239年冬，拔都率一部蒙古军，以巨型抛石机攻占契尔尼科夫（Чирников）城。1240年冬，拔都所部又以铁火炮攻占乞瓦（Kиев，即基辅）。1241年，拜塔儿所部蒙古军攻入孛烈儿（Poland，即波兰），占领孛烈儿之克拉科夫（Krakow）城；之后蒙古军又进入西雷希亚（Silasia，今欧洲中部）和捏迷思（Niemtsy，日耳曼）境内。
德国的西雷希亚国王亨利（Heinrich）与退入其境的波兰王迷西斯拉夫（Miecislav），组成一支3万人的德波联军，以抗击蒙古军拜塔儿所部的进攻。1241年4月9日，双方军队在波兰境内的莱格尼查（Liegnitz，亦作Lignitz）城附近展开激战，激战中蒙古军以火药箭和毒药烟球击败了波德联军。波兰和西里西亚史学家们因不明于蒙古军所用的火器，便将其误传为蒙军使用了一种妖术，说蒙古军大旗有“×”形怪兽，能口吐烟雾，散发出难嗅的恶臭，蒙古军借烟雾遮障，波军不能见，以致死伤枕藉。匈牙利史学家勃老丁（M。Prawdin）说，当时人们对蒙军作战的记载，大多神话连篇，其原因有二：一是对蒙军使用的火器缺乏了解，难以正确表述；二是不愿意把自己国家的失败说得十分惨重，故以蒙军使用妖术以蔽之。后来人们在莱格尼查附近的教堂中，还绘制了反映蒙古军当年使用飞龙（Chinesdragon，即火箭）火器的壁画。
同年，蒙古军又进入奥地利、匈牙利和意大利境内，并掠及塞尔维亚和保加利亚领土。匈牙利史学家马尔丁（H。D。Martin）说，在匈牙利的沙岫（sajo）之战中，蒙军使用了Fire of Catapaults and archers，即使用了火炮与火药箭。勃老丁亦认为蒙古军在此次作战中使用了火药火器。由于这两位史学家都是匈牙利人，其说有一定的可靠之处。当年，蒙军折回伏尔加河下游，以萨莱（Sarai，今伏尔加河入里海处）为都，建立钦察汗国。因其帐殿为金色，所以俄罗斯人又把钦察汗国称为金帐汗国。
蒙古军在第二次西征欧洲期间，几乎在每次作战中都使用了火器，令欧洲人心惊胆战，视为怪物。由于欧洲当时的科学技术尚处于落后状态，所以并没有能立即进行仿制和使用蒙军带到欧洲的火器。直到一百年后，中国的火器制造与使用技术，才经由阿拉伯传入欧洲。
旭烈兀率军用火器西征阿拉伯
旭烈兀率领蒙军进行的第三次西征，始于1252年。1251年，成吉思汗第四子拖雷之子蒙哥接汗位。次年，蒙哥汗为继承其父、祖之志，命其弟旭烈兀统兵于1253年西征。其军中编有多兵种的士兵，据波斯史学者拉施德丁（Raschid-al-din）说，有Naphte与弩炮手共1000人；霍渥尔斯则说有抛射手（Naft andaz）、火箭手（Charkh andaz）、弩手（Charkhi kamans）、抛石机手（Manjanik chis）等，可见其部使用火器种类之多。
旭烈兀进行的蒙古军第三次西征，其主要目标是攻灭木剌夷国（Molahides，今里海南岸）和阿拔斯（abbasids）王朝，以及阿拔斯王朝的都城报达（Baghad，即今伊拉克之巴格达）。木剌夷国地形复杂，山地较多，易守难攻，蒙古军先锋部队进攻受阻。1256年夏，旭烈兀亲统主力到达木剌夷国，以炮手军用火器攻破其国都城。据拉施德丁称，蒙军所用的火器有Vases semplis naphte，是装火药naphte的瓶或罐，即火药罐或罐装火药，与金军的震天雷属同一类爆炸性火器。在这种火器猛烈攻击下，木剌夷国终于被蒙军灭亡。1257年夏，旭烈兀派使臣至阿拔斯王朝招降，遭拒绝，遂与蒙古军将领拜住、怯的不花率领部分蒙军分三路进攻报达。报达是当时伊斯兰教国的政治和文化中心，也是哈里发（Khalifah）的都城所在地，阿拉伯人全力坚守。1258年春，蒙古军郭侃等部合围报达，以炮石、火药箭等各种火器破其城，灭亡了阿拔斯王朝。《元史·郭侃传》所记郭侃部使用的火器，在具体名称上虽有不同，但两者所说用火器攻城是一致的，况且这些火器在元朝军工部门已多有制造，不足为奇了。1260年4月，旭烈兀又率部占领了阿勒波（Aleppo）、大马士革（Damascus），逼近埃及。后因得蒙哥汗死讯，遂班师至波斯。1260年，忽必烈即汗位，在旭烈兀征服之地建伊尔汗国，以大不里士（Tabriz）为都，辖地约当今伊朗、伊拉克、叙利亚、土耳其、阿富汗等国领土。
蒙古人进行的三次西征，不但出动了数量众多的铁甲骑兵，显示了中国北方游牧民族骑射之长的强大威力，而且动用了炮手军与火药箭部队，装备了当时中华民族创造的最先进的火药箭、火球、铁火炮等火器，使原本具有强大冲击力的蒙古骑兵又如虎添翼。强悍的蒙古骑兵和大威力的火器，虽然给所到之地带来战祸，使一些国家的经济、文化遭到破坏，但是又在客观上打通了中西方的交通，扩大了中西方的文化交流，增进了中国和阿拉伯、欧洲许多国家之间的接触。在西征过程中，中国的火器制造技师和工匠、操持火器的士兵，把火器的制造与使用技术带到了阿拉伯和欧洲的许多国家。由于阿拉伯人当时的科学技术比较发达，受中国传统科学技术的影响颇深。阿拉伯人在同蒙古军的作战中，又直接获得了蒙古军使用的火器，经过其本国火器研制者的努力，仿制成木质管形射击火器“马达法”（Madfa或Madfoa），开了仿制中国火器之先河，并成为中国火器制造与使用技术西传欧洲的桥梁。
蒙古军用火器同东方邻国军队作战
蒙古军在进攻中国东方邻国时，也把火器的制造与使用技术传到了这些国家。
1.蒙古军用火器同高丽军作战
1231年（蒙古太宗三年）至1232年，蒙古朝廷以其使节在高丽被杀为由，兴兵携火炮、火药箭进入高丽，攻占其京都开城。高丽国王逃至海岛。1280年，元廷又以征倭为名，在高丽设置征东行省，并在当地征集步兵、水手15000人，战船900艘，以为进攻日本之用。高丽士兵也因此熟悉了有关的火器知识。
2.元军用火器同日军作战
忽必烈于1260年（蒙古中统六年）接汗位后，曾几次派遣使臣，持国书前往日本，日本镰仓幕府不予理睬，忽必烈即欲兴兵问罪。1274年（元至元十一年），忽必烈命驻于高丽的凤州经略史忻都，以及高丽军民总管洪茶丘，率领驻军、女真军和水军15000人，乘战船300艘，渡海进攻日本。另一路元军由元军元帅忽敦和高丽都督金方庆统领，自合浦出发进攻日本的对马岛、壱岐岛等地，元军依仗火器取胜，后飓风骤起，元军仓促撤退。1281年（元至六十八年），忽必烈征集汉、蒙古、高丽各军共14万人，分两路第二次进攻日本。结果又因飓风而撤军。
日本有些史籍记载了元军用火器同日军作战的情形。
据日本的《兵器考·火炮篇》记载：
铁炮的名称在日本历史上，最早出现于《太平记》和《八幡愚童训》中有关元军入侵的记载。
《八幡愚童训》记载了日本文永十一年（元至元十一年，1274年）十一月二十日蒙古军陆战队的战斗情况：
胄轻，乘马，士气勇猛，所向披靡……飞铁炮火光闪闪，震声如雷，使人肝胆俱裂，眼昏耳聋，茫然不知所措。
《太平记》中有元兵攻打日军的一段描写：击鼓之后，兵刃相接。铁炮抛射出球形弹丸，沿山坡而下，状如车轮，声震如霹雳，光闪如雷电，一次可射二三个火弹。日本兵被烧、被害者众多，城上仓库着火，本应扑灭，但也无暇顾及。
除上述两种文献记载外，日本还有一个武士画家竹崎季长于1292年在其所作的《蒙古袭来绘词》中，绘制了元军在1281年十月二十日于博多湾使用铁火炮攻击日军的情形：铁炮爆炸后，碎片向日本武士飞来，冒出黑烟与闪光，伴随着震耳欲聋的巨响。日本武士惊恐慌乱，人马死伤甚众，日本人称此武器为铁火炮（てつぱブ）。竹崎季长所画的几幅画中，有一幅画的左侧，画有一个正在爆炸的球形铁火炮，火光四射。日本人经过日军同元军的这两次作战后，才知道世界上已经有人使用火器。此后，日本人曾想方设法，通过高丽人了解和学习中国的火药、火器制造技术。元朝当局知道这一情况后，便下令沿海各道，严密防止把火药与火器制造秘术传授给日本人，并禁止沿海各地提炼硝石。由于元朝的封锁，所以日本人直到16世纪，才开始制造火药与火器。
13世纪后期，元军在用兵安南与爪哇时，也把火药箭、火球、铁火炮等火器，带到了这些地方。从上述我国古代火器流传的情况可知，迄今为止，尚未发现在13世纪有任何一种兵器，能像中国初级火器流传这样广泛。但是由于当时各国和各个地区情况的不同，因而对中国初级火器制造与使用技术学习的程度也不大一样。