В западно-европейских странах повышение роли Г. ш. началось со 2-й половины 19 в. Рост численности армий, развитие новых средств борьбы, путей сообщения, средств связи, потребность экономической подготовки войны и сложность руководства операциями массовых армий определили решающую роль Г. ш. в планировании и ведении войны. Их структура и задачи, взаимоотношения с др. органами военного управления в различных странах обусловливались политическим, экономическим и военным положением государства. В Пруссии т. н. Большой Г. ш., получивший самостоятельность с 1806, при Х. Мольтке Старшем (1857—88) занял ведущее положение в военном управлении и стал оказывать большое влияние на развитие агрессивной политики Германии (формально Г. ш. и после образования в 1871 Германской империи продолжал называться прусским, но фактически он выполнял функции общегерманского Г. ш.). При А. Шлифене (1891—1906), Х. Мольтке Младшем (1906—14) и П. Гинденбурге (1916—19) он становится основным проводником экономической и политической экспансии германского милитаризма. Находясь в подчинении императора, Г. ш. играл решающую роль в оперативном планировании войны и подготовке к ней германских вооруженных сил. Был ликвидирован в 1919. Такую же роль в этот период играл Г. ш. Австро-Венгрии. Во Франции Г. ш. решал вопросы, относящиеся к подготовке войск, планированию и обеспечению операций. Вопросы ведения войны и её материального обеспечения решало правительство. При Ж. Жоффре (1911) роль французского Г. ш. значительно повысилась, однако он не имел такого влияния в государстве, как германский Г. ш. В Великобритании в начале 20 в. были созданы имперский Г. ш. армии, подчинённый военному министру, морской и полевой штабы. Координация деятельности всех штабов осуществлялась начальником имперского Г. ш., который отчитывался перед Военным советом, а затем перед малым военным кабинетом, состоявшим из гражданских министров.
Перед 2-й мировой войной 1939—45 дальнейший научно-технический прогресс, появление новых видов вооруженных сил и родов войск, рост численности кадровых вооруженных сил привели к значительному усложнению и росту объёма задач, решаемых Г. ш. Особая роль в государстве принадлежала германскому Г. ш., который стал восстанавливаться с 1920. С 1932 он начал осуществлять тайную программу расширения рейхсвера. К 1938 в Германии сложилась сложная организационная система Г. ш., сохранившаяся и в ходе 2-й мировой войны. Эта система включала штаб верховного командования вооруженными силами (ОКВ), формально входивший в него, но фактически самостоятельный штаб оперативного руководства, Г. ш. сухопутных войск, авиации, штаб руководства морской войной. Каждый из этих органов претендовал на ведущее положение в стратегическом руководстве вооруженными силами, что приводило трениям и противоречивым стратегическим решениям. Основную роль в руководстве вооруженными силами на фронтах играл Г. ш. сухопутных войск (ОКХ), который имел в своём составе следующие управления: оперативное, разведывательное, организационное, боевой подготовки, связи, военно-транспортное, укреплений, военно-научное, снабжения, военной администрации, военно-технического снабжения, автотранспортной и инженерной службы; отделы — юридический, интендантский, медицинский, ветеринарный, подготовки офицеров, картографический и топографический и др., а также отделы генералов-инспекторов родов войск. В мае 1945, согласно решению Потсдамской конференции, германский Г. ш. был распущен и дальнейшая его деятельность запрещена.
В СССР после Октябрьской революции был создан в мае 1918 Всероссийский главный штаб Всероглавштаб), объединивший функции Г. ш. и ряда других центральных управлений. Органом оперативного руководства 6 сентября 1918 стал штаб Реввоенсовета Республики, а с 8 ноября — Полевой штаб Республики (начальник — Н. И. Раттель, В. Ф. Костяев, М. Д. Бонч-Бруевич, П. П. Лебедев). В феврале 1921 Всероглавштаб был объединён с Полевым штабом Республики и получил название Штаба Рабоче-Крестьянской Красной Армии (РККА). Развитие советского Г. ш. связано с именем М. В. Фрунзе (начальник Штаба РККА, апрель 1924 — январь 1925), который стремился превратить его в «военно-теоретический штаб пролетарского государства». В дальнейшем начальниками Штаба РККА были: М. Н. Тухачевский (ноябрь 1925 — май 1928), Б. М. Шапошников (май 1928 — апрель 1931), В. К. Триандафиллов (май — июль 1931), А. И. Егоров (июль 1931 — сентябрь 1935). 22 сентября 1935 Штаб РККА был переименован в Г. ш. РККА. Начальниками Г. ш. были: А. И. Егоров (сентябрь 1935 — май 1937), Б. М. Шапошников (май 1937 — август 1940), К. А. Мерецков (август 1940 — январь 1941), Г. К. Жуков (февраль — июль 1941). В 1936 была создана Академия Г. ш., до 1936 функции Академии Г. ш. в значительной мере выполняла Военная академия имени М. В. Фрунзе.
В годы Великой Отечественной войны 1941—45 Г. ш. являлся основным органом Ставки Верховного Главнокомандования по стратегическому планированию и руководству вооруженными силами на фронтах. Начальниками Г. ш. были: Б. М. Шапошников (август 1941 — май 1942), А. М. Василевский (июнь 1942 — февраль 1945), А. И. Антонов (с февраля 1945).
В годы 2-й мировой войны 1939—45 в США и Великобритании функции Г. ш. выполняли комитеты начальников штабов. Английский комитет начальников штабов состоял из начальника имперского Г. ш. (председатель), начальников штабов ВВС и ВМС, начальника штаба при министерстве обороны и начальника штаба совместных операций. Примерно таким же был состав комитета начальников штабов в США. Весной 1942 был создан Объединённый комитет начальников штабов американских и английских вооруженных сил, который находился в Вашингтоне, но подчинялся одновременно главам союзных государств.
После 2-й мировой войны научно-технический прогресс и появление новых средств борьбы — ракетно-ядерного оружия — обусловили дальнейшую централизацию управления вооруженными силами.
В США и Великобритании коллегиальный принцип работы Г. ш. к началу 70-х гг. сохраняется. В США при Комитете начальников штабов создан рабочий орган — Объединённый штаб, который превращается в полновластный Г. ш. В Великобритании Комитету начальников штабов, входящему в министерство обороны, подчинён штаб обороны, руководящий деятельностью штабов армии, ВВС и ВМС. В ФРГ функции Г. ш. выполняет Главное управление по военным вопросам. Ему подчинены главные штабы сухопутных войск, ВВС и ВМС. При Совете НАТО существует Военный комитет, фактически являющийся Г. ш. Североатлантического блока.