Существовали, однако, и полностью централизованные государственные оборонные предприятия, такие как Пушечный и Пороховой дворы. В Европе пушки вошли в употребление с XIV в., — в конце этого столетия они отмечены и на Руси: из них стреляли в осаждавших Москву воинов Тохтамыша; несколько позже (1389) Тверская летопись сообщает, что «из немець вынесоша пушкы»; под 1394 г. упоминаются пушки в войне псковичей с новгородцами. В XV в. особым качеством отличались, кажется, тверские пушки, о посылке которых союзникам или боевом употреблении при осаде городов упоминается неоднократно, но артиллерия была уже и в столицах более отдаленных княжеств — например, в Галиче (упомянута в 1450 г.). Первые дошедшие до нас орудия принадлежат эпохе Ивана III. Сперва железные, они делались путем ковки и сварки, оставлявшей швы и ухудшавшей качество стрельбы. В конце XV в. на Руси научились отливать цельнолитые стволы из бронзы, но более дешевые железные пушки еще долго делались и применялись.
Особого расцвета достигло литье пушек в XVI в.: теперь некоторые усовершенствования появлялись на московском Пушечном дворе одновременно или даже раньше, чем в Европе. До нас дошли имена самых знаменитых мастеров (таких, как Андрей Чохов, отливший гигантский дробовик «Царь-пушку», Степан Кузьмин). Лучшие образцы были собраны в Оружейной палате, где иностранцев устрашали «очень красивые медные пушки» и «хороший запас военных снарядов». Многие орудия, действительно, были прекрасными произведениями искусства, и каждая пушка носила собственное имя. Однако индивидуальность и исключительность, важные в художественных изделиях, для оружия скорее недостаток: все пушки имели разный калибр, и каждая должна была снабжаться ядрами своей величины, что резко снижало эффективность огня. Позже, в XVII в., многие из этих орудий (как та же «Царь-пушка») приобрели скорее парадный, чем боевой характер. Литейщики и кузнецы, делавшие пушки и железные ядра, трудились, конечно, централизованно — на Пушечном дворе близ реки Неглинной, рядом с Кузнечной слободой, и на Успенском Вражке, где варили селитру для пороха (о чем известно из рассказа о пожаре 3 июня 1531 г., когда «на Успленьском враге на Алевизовьском дворе» взорвалось «зелье пушечное» и погибло 200 мастеров). Производство пушек, ядер и пороха не было целиком сосредоточено в Москве, но распространилось по всей стране (тем более, что для него необходимо было добывать сырье — селитру).
Эффект применения пушек при защите и осаде городов был очень велик: Василий III, например, взял с их помощью Смоленск, причем литовские наемники отмечали, что он «имел перед крепостью до двух тысяч пищалей (род пушек), больших и малых, чего никогда еще ни один человек не слыхивал» (1514 г.). Специальные «стенобитные» пушки разрушали в 1552 г. стены Казани гигантскими ядрами «в колено человеку и в пояс», действовали под Полоцком и при обороне Пскова в 1581 г. Пушки защищали стены не только Москвы, но и всех крупных русских городов; они стояли на площадях; из них салютовали при торжествах. Среди них, конечно, были не только огромные, но и малых размеров; к концу XVI в. их начали уже более эффективно использовать и в полевых условиях.
В середине XVI в. были сделаны важнейшие шаги по организации регулярных, хорошо оплачиваемых частей европейского образца, подчиненных царю. Они состояли из иноземных наемников и русских служилых людей. Последние составили шесть полков «выборных стрельцов из пищалей» (около 3 тысяч к 1550 г.). «Большой приказ» стрельцов должен был находиться «всегда с государем куды государь пойдет», поэтому их сначала селили в Воробьевой слободе и лишь позже в других местах (между Кремлем и Стрелецкой слободой, у Тверских ворот, за Арбатскими воротами). О высокой боевой подготовке стрельцов один из англичан, наблюдавший их учения, писал: «…Его царское величество и вся его знать выехали в поле в отличном порядке… Впереди шли 5000 стрельцов… по пять человек в ряду с пищалью через левое плечо и фитилем в правой руке. Построившись, стрельцы атаковали вал изо льда высотой 6 футов и толщиной 2 фута. Помимо стрельбы из пищалей производились и залпы из артиллерийских орудий — от мелких до средних… два сруба, в которые они стреляли, были разнесены в щепки, а построены они были из крепкого дерева и набиты землей, по крайней мере на 30 футов толщиной» (о маневрах в районе Трубной площади 12.XII.1557 г.). Стрельцы играли важную роль в войнах эпохи Грозного. Уже через два года после создания стрелецких частей, 12 ноября 1552 г. была взята Казань. В Ливонском походе их стало до 6 тысяч, а к концу 80-х гг. число выросло вдвое (12 тысяч, из которых 5 тысяч безотлучно состояли при царе). Оружием стрельца был, прежде всего, мушкет с кремневым замком и бердыш — тяжелый топор в форме полумесяца, укрепленный на длинном прямом древке. Воткнув нижний конец древка в землю, воин мог положить ствол мушкета на вырез топора и получить упор для прицела. У стрельцов были и сабли, но они не стремились вступать в рукопашную без крайней необходимости (в их задачу входило прежде всего ведение огня). Создавались и конные стрелецкие части, но лишь как мобильная пехота: стрелять с коня из мушкета было невозможно.