火器在很长一段时间内都是分装式的。首先，从枪管口倒入火药，然后放入一小块毛毡——称为“药垫”，防止火药从枪管里漏出来。接着将软铅弹放入枪管并用推杆推入。当击打铅弹时，它会轻微变形，形成与枪管内径相匹配的形状。因此，不会发生气体泄漏，火药爆炸产生的压力也不会下降。然而，这样的装填过程非常耗时。大约在1540年，发明了纸质弹药筒，这一发明使装填速度有所提升。在这种纸质弹药筒中，火药和铅弹一同装在纸质弹壳内。不过，此时的弹药筒仍不包含任何点火装置。
使用纸质弹药筒装填火器时，需要先咬开弹药筒的后端，将一小部分火药通过这个破口倒在火器的药池上，然后将弹药筒中的火药倒入枪管内，最后用推杆将弹药筒的其余部分连同铅弹一起推入枪管底部。被压扁的纸质弹壳此时起到了药垫的作用。发射时，扣动扳机，火石打击铁片产生火花，点燃药池中的火药，火药通过枪管中的小孔引燃主装药。
即使在雷帽发明之后，纸质弹药筒仍然使用了很长一段时间。雷帽取代了火石和药池。雷帽由苏格兰牧师亚历山大·佛赛思于1816年发明，它是一个用软铜制成的小帽，里面填充有撞击感应材料——雷汞。它被安装在枪管后部的火管上。扣动扳机时，击锤重击雷帽，雷帽内的撞击感应材料被击发产生火花，通过火管的孔进入枪膛内，引燃火药装药。
德国人约翰·尼古劳斯·冯·德莱塞在1817年创办了雷帽工厂，不久后为了降低成本，他取消了昂贵的铜帽，将少量雷汞直接装入纸质、硬纸板或亚麻制成的弹药筒中。于是，德莱塞针发弹成为了最早的整体弹药之一。1828年，德莱塞为这种弹药制作了第一支针发枪，当时还是前装式的。而在1836年，他将其改为后装式；1840年，普鲁士军队将这种枪作为制式步枪投入使用。
随着点火系统的改进，子弹也得到了改良。子弹不再是球形，而是采用了锥形，这样能减少空气阻力，提高飞行速度。同时，子弹与枪管壁的贴合度也是一个重要问题，因为射击时火药气体的泄漏会降低子弹所受的压力，从而减少射程。为了应对这一问题，枪械匠开始实验扩展型子弹——这些子弹的尾部是空心的，内部嵌入了铁楔子。射击时，火药气体的压力将楔子打入子弹内部，使子弹膨胀贴合枪管。这项发明由法国军官亨利·古斯塔夫·德尔文于1826年发明，1847年由他的同事查尔斯·克劳德·艾蒂安·米涅进一步改进。米涅在子弹侧面刻上凹槽，使子弹与枪管内表面更紧密贴合。
1836年，法国人卡西米尔·勒福舍发明了第一种带铜质弹壳的整体式子弹——针刺式子弹。此子弹的弹壳底部外侧突出一个小针，针的一端触及弹壳内的火药。击锤敲击针刺时，雷汞被点燃，继而引发射击。后来，勒福舍设计了大量适用于这种针刺子弹的各类左轮手枪和猎枪。然而，勒福舍的子弹在装填时由于侧面突出的针会限制其放入弹膛的方向，同时由于这个针的存在，子弹变得相当危险——稍有不慎撞击到针，就会引发意外爆炸。
比勒福舍的针刺子弹更先进的是1848年由巴黎枪匠路易·尼古拉斯·奥古斯特·弗洛贝尔发明的第一种环形发火式子弹（通常称为边缘发火子弹）。环形发火系统中，击发药沿着铜质弹壳边缘环绕分布。实际上，弗洛贝尔的最初设计只不过是将击发药压入延长的击发帽内，再装上圆形子弹。然而，若发生哑火，可以通过旋转子弹，将击锤击打在弹壳边缘的另一位置继续尝试射击。弹壳边缘的设计成为一项创新，使得弹壳能够快速从弹膛中取出。这个设计促使武器中使用了新的机制——抛壳器（抽壳器）。由于弹壳带有边缘，装填和卸载武器的过程得以大幅简化，从而提高了射速。
不过，弗洛贝尔的子弹仅用于室内训练射击，威力很小。随后，美国史密斯和韦森公司推出了一款无弹壳子弹，其威力同样不强。这种子弹是一颗后部中空的子弹，内部装有黑火药和击发药。然而，这款无弹壳子弹实际上是一种实验性设计，非常不可靠，且威力不足以用于实战。尽管如此，霍勒斯·史密斯和丹尼尔·韦森基于此设计开发了一款原创的多发快速装填手枪“Volcanic”，并在1854年得到了受其理念吸引的奥利弗·温彻斯特的财务支持，成立了“火山连发武器公司”（Volcanic Repeating Arms Company），开始批量生产这种手枪。
然而，“Volcanic”手枪并不畅销，主要被家庭射击爱好者或收藏爱好者购买。很少有人愿意依赖这种威力不足的武器来保命。因此，公司濒临破产，合伙人之间发生争执，史密斯和韦森退出了公司，作为补偿，他们将工厂和下管弹仓及杠杆式闭锁系统的专利留给了温彻斯特（该系统后来成为温彻斯特著名卡宾枪的核心特点）。
史密斯和韦森抓住了弗洛贝尔环形发火子弹的机会，并通过延长弹壳的方式改进了其设计，使其能够容纳0.26克的黑火药装药，大大提高了子弹的威力（子弹使用1.9克的弹头）。随后，这种子弹被命名为“.22短弹”，以区别于后来推出的弹壳更长的“长弹”。通常，“.22短弹”的发明归功于斯密斯和韦森，但在A.E.哈廷卡的《古代武器》一书中曾提到，某位名叫威利尔的人首先完成了这项改进，而史密斯和韦森只是利用了他的成果。不论真相如何，斯密斯和韦森确实为新型环形发火子弹申请了专利，并涵盖了从.22到.44的所有口径。
1855年，史密斯和韦森（Smith & Wesson）从罗林·怀特（Rollin White）那里购买了一个关于左轮手枪贯穿弹膛的专利（协议规定，怀特将从每生产一把左轮手枪中获得50美分）。凭借这些关于环形底火子弹和贯穿弹膛的专利，史密斯和韦森获得了在当时最具前景的短管武器领域的临时垄断权。这使得他们的竞争对手在长达15年的时间里无法生产环形底火子弹和贯穿弹膛的左轮手枪，直到怀特的专利到期。
1857年，史密斯和韦森开始生产首款后装式左轮手枪，使用贯穿弹膛并配用环形底火的.22口径子弹——这是一款小型的7发装口袋左轮手枪，被命名为“史密斯-韦森1号”（Smith & Wesson No.1）。与当时其他左轮手枪相比，这款迷你民用左轮手枪可以非常快速且简便地重新装填；再加上它体积小，容易隐藏。尽管“1号”最初仅为靶场射击设计，许多买家仍将其视为一种自卫武器，尽管.22口径（5.6毫米）的小型子弹威力有限，无法迅速可靠地制服目标。
然而，“1号”仍然在市场上长期保持着受欢迎的地位，并获得了商业上的成功（在其生产的20年间，总共售出了约260,000把“史密斯-韦森1号”）。到了1861年，史密斯和韦森推出了更多后装式左轮手枪，系列中的6发装型号“史密斯-韦森2号”也开始投产。实际上，它是“1号”的放大版，具有更长的枪管和更强劲的.32口径（8.1毫米）子弹。而且，他们还期望未来能够推出更大口径的型号。
史密斯-韦森左轮手枪的商业成功促使许多武器制造商希望通过大规模生产类似的后装式金属弹壳左轮手枪来占据更有利的市场地位。然而，史密斯和韦森对每一个竞争对手提起诉讼，指控其侵犯专利，并赢得了这些案件。结果，史密斯-韦森公司的专利垄断迫使其他枪械制造商在生产左轮手枪时寻找替代方案。这导致了新型弹药的开发。
其中比较受欢迎的是1859年由W.埃利斯和J.怀特开发并获得专利的杯形底火弹。这种弹药实际上是环形底火弹的变种，但可以用于没有贯通弹膛的左轮手枪，从而绕过了怀特的专利。杯形底火弹从前方插入弹膛，而弹膛后部顶部有一个小槽，击锤可以通过该槽击打杯形底部的边缘。杯形底火弹左轮手枪的一个显著特征是位于弹膛右侧的卡扣——通过卡扣上的针，射击后的弹壳可以从弹膛中推出。使用这种弹药的左轮手枪包括“普兰特”、“马林”和“莫尔文与布雷”的口袋左轮手枪。
另一种同期的替代方案是所谓的小凸起，由D.威廉姆斯获得专利。这种弹药采用了一个开口的铜壳，在圆形底部有一个小凸起。小凸起内装有发火药。当弹药装入左轮手枪弹膛时，小凸起通过小孔露出，击锤击打小凸起引发射击。虽然这种弹药的弹膛也是贯通钻孔，但怀特的专利并未被侵犯——因为细小的钻孔并不与弹药直径匹配！
小凸起弹用于“穆尔”和“斯洛库姆”的口袋左轮手枪。在“穆尔”中，这些弹药从前方插入弹膛，并通过可翻动的前门固定在弹膛内。而“斯洛库姆”的设计更为独特：该左轮手枪的弹膛盖可以滑动，沿弹膛滑动打开，从侧面装入弹药，使其小凸起对准弹膛后部的小孔。盖子复位后将弹药牢牢固定在弹膛中。为了卸下弹药，盖子向前滑动，左轮手枪被晃动以排出弹壳。
19世纪60年代，在继续寻找绕过史密斯和韦森的边缘点火弹专利的过程中，诞生了中央底火弹药，这种系统被证明是最为合理和受欢迎的，并在随后的一百五十多年里成为主要的弹药系统。中央底火弹的击发底帽嵌入弹壳底部中央。击发底帽与火药装药之间有一个或多个小孔，通过这些孔，击锤击打底帽时产生的火焰能进入装药区。
美国内战期间，在大口径军用武器中使用环形底火弹药的早期经验表明，这种弹药的弹壳强度不足。而且由于边缘结构的设计，无法通过加厚金属来增强弹壳强度，因为这会增加卡壳和射击故障的可能性。事实证明，环形底火弹缺乏进一步发展的前景，并且不够可靠。而中央底火弹则显示出巨大的潜力：这种设计允许在保持弹壳壁厚不变的情况下加厚底部，从而大大增强了弹药的威力。
19世纪60至80年代的中央底火弹药最初使用的是黑火药，但在1892年之后被无烟火药取代。实际上，关于中央底火弹药的研究已经持续了很长时间，并且由许多武器制造者自1808年起进行过多次尝试；然而，这些尝试在很长时间内都没有取得成功。直到1866年，中央底火弹药的成功设计才在两国同时独立地被发明出来。在美国，成功的中央底火系统是由美国陆军的海勒姆·伯丹将军与“联合金属公司”的A.C. 霍布斯共同开发的。而在同一年的英国，爱德华·穆涅·博克瑟上校也申请了类似的专利。美国和英国中央底火弹药的区别仅在于底壳中央引火孔的数量：伯丹设计有三个孔，而博克瑟则只有一个孔。
自出现以来，中央底火弹药迅速取代了其他系统，如今绝大多数的射击弹药都使用这种中央底火系统；而环形底火弹药（边缘点火弹药）仅用于小口径的运动武器。
“事实上，博克瑟系统被认为是最具技术性和流行的。”
其实并不是这样，甚至是相反的。博克瑟的底火帽内含铁砧，而伯丹系统的铁砧是位于弹壳上的。这是二者的主要区别，而不是引火孔的数量。目前绝大多数的弹药使用的都是伯丹底火帽设计。几乎所有的军事武器都采用了这种设计。而博克瑟系统在重新装填弹药时更加方便，因此主要用于猎枪和民用武器。
