歐洲十字軍從拜占庭人那裡學到了許多有益的經驗，從而完全改變了西歐城堡防禦工事和城市防衛的概念。拜占庭帝國那築有高大城牆的城市和堅固的要塞工事，以及建有高大結實城樓的兩道甚至三道同心圓式的城牆，給西歐人留下了特別深刻的印象。那時這些東西在西歐還是見所未見、聞所未聞的，因此，12世紀的西歐在城堡的建築和城市防衛方面發生了一場巨大的革命。
　　在後來的兩個世紀裡，城堡防禦工事的唯一重大改進是古城堡和設防城市的永久性城牆上用石頭築成的堞眼。這些堞眼高出於城牆的頂部，這樣守城士兵就可以通過狹長的堞眼直接向城牆下或城樓下的敵人射擊(或者將沸騰的油或其他東西向下傾倒)，而不致遭受任何危險。但是，以前的堞眼是掛在城牆頂上的木製瞭望台或“臨時圍板”，因此很容易被攻城器械和射石炮發射的燃燒彈擊中而徹底摧毀。
　　經過一個周而復始的歷史時期後，攻城技術又遠遠落後於城堡防禦工事的建築技術。人們顯然已經到了智窮力竭的地步。很少有哪國的君主具有足夠的技巧、能力和財富，能夠並且願意投入大量的資源去攻克敵人十分強大的城防工事。封建軍隊很難長時間的待在野外從事無休止的圍攻戰。封建徵兵制徵募來的士兵一年裡只有幾個星期能應召作戰，而僱傭軍的費用開支又高得驚人，因此只好不定期地加以僱傭。當時，攻城戰的勝敗多半取決於城裡貯藏了多少食物和水，或者取決於守城部隊堅守城堡的決心。
　　 15世紀初，黑火藥兵器的問世很快改變了這種局面。新型炮對城堡的攻守技術產生了巨大的影響。即使是15世紀初原始的射石炮、迫擊炮和加農炮也要比黑火藥出現之前的攻城兵器威力強大得多。面對發射石彈的早期加農炮，最堅固的中世紀磚石建築也會土崩瓦解。
　　但是，這種局面並非出現於一夜之間。起初黑火藥攻城炮只能起到提高士氣的作用，還算不上是一種真正能夠殺傷敵人的武器。1356年愛德華三世調用20門炮進攻法國加來城，在該城斷絕了一切外來援助的情況下，仍然堅守了11個月以上的時間。1422年，波希米亞的胡斯擁護者向卡爾斯坦城堡發起進攻，他們動用了46門輕型加農炮，5門重型加農炮，其中包括1門中型速射炮(速射炮每天可以射擊30次，而別的炮只有5至6次)，另外還有5架拋石機，總共發射了11000發加農炮彈，932發石彈，13支燃燒筒和大約32噸腐屍，但是城堡依舊巍然不動。最後，胡斯擁護者的士兵只得放棄攻城。
　　但是，30年後的1453年，在突破堅固的君士坦丁堡防禦設施的戰鬥中，土耳其炮兵集中火力攻擊了不到二個月的時間，終於戲劇性地解決了戰鬥，從而結束了這樣的一個歷史性時期，那就是通過使用技術裝備進行持久不懈的攻擊並採用餓降的辦法，設防堅固的城市不再是不可攻破的了。
　　土耳其人攻占君士坦丁堡時所使用的巨型射石炮也許是最有名氣和最令人生畏的了。12門這樣的射石炮包括1門叫做“巴西利卡”的超級射石炮是匈牙利技師厄本為土耳其蘇丹設計製造的。厄本原受僱於拜占庭皇帝，後來背離出走。“巴西利卡”炮用熟鐵條製成，並用鐵箍加以焊接，它的炮膛直徑達36英寸，發射的石彈重1600磅，射程在一英里以上，須要200人和六十頭牛才能牽引。根據設計，它一天大約可以發射7發炮彈，但在打了開頭幾炮後，炮就炸毀了。在土耳其蘇丹的大量攻城炮中，小一點的炮效能較好。其中有些炮在過了354年後對付從海上進攻君士坦丁堡的英國海軍中隊時仍然發揮了很好的作用。
　　 15世紀中葉，法國將英國軍隊從法國北部驅逐走的最後階段基本上進行的是一連串的包圍戰，法國國王利用新式炮迅速摧毀了英軍駐守的要塞。1494年法王查理八世入侵意大利，他的最新式的機動炮隊迅速攻克一個又一個意大利堡壘，以至於馬基雅維里 [ 譯者註：1469-1527年意大利政治家和政治哲學家 ] 把查理八世在意大利半島上的推進描寫成實際上是“手執粉筆”所進行的列隊行進(也就是說，簡直是用粉筆在地圖上標出他們所經過的路線一樣簡單)。幾年後，西班牙將領貢薩羅·德·科爾多瓦手下的一位名叫佩德羅·納瓦羅的著名技師發明了一種攻城新技術，他們將地道挖到敵人堡壘的城牆下面，然後用黑火藥將其炸毀。
　　到了15世紀末，炮的強大威力終於使中世紀的城防工事過時了。正如人們已經注意到的那樣，在某種程度上這是因為城堡和築有城牆的城市無法架設對付敵人炮擊的大型加農炮。城牆上的輕型炮又打不着敵人的攻城遠程炮，稍重一些的炮雖然費了九牛二虎之力可以拖到城牆上面，但卻只能起到相反的作用。因為炮的後坐力會使牆基發生巨大的震動，嚴重影響城牆的堅固度，因此反而更容易被攻破。
　　在後來的一個世紀裡，城防工事的建築技術得到了很大發展，從而使圍攻戰中進攻和防守的能力又趨於平衡。在這一循環變革中，起關鍵作用的又是炮的威力。
　　容易被攻破的老式高大屏障式城牆和城樓被低矮而厚實的城牆取代了。新式城牆不僅足可架設護城炮，而且更難被攻城炮突破。新式城防工事築有寬大低矮的城牆，從城牆上又延伸出三角形的棱堡。這樣，護城炮就可以封鎖接近城堡的所有通道。因此，當時各國都為原有的城防工事構築了新的城牆和三角形棱堡，並儘可能給老式城牆加寬並降低高度。有的還在城堡周圍挖掘了護城壕溝或護城河，壕溝邊再構築一個較低的外崖，崖邊又是緩斜坡或土木工事，沿着緩斜坡的頂部再鋪設一條廊道，這樣城防部隊就可以從一地迅速運動到另一地。護城壕溝的外崖上可以架設一些輕型炮，以對付大量的攻城炮，不使靠近。
　　根據構築城防工事的新理論，人們在對付敵人的圍攻戰時，不主張採用一般的障礙物，因為敵人不需化費很大力量就可以將它摧毀。而是構築一條低矮而厚實的屏障式工事，用來部署有巨大威力的反擊火力，這樣，一開始就可以扼制住敵人的進攻。位於護城壕溝內側的城堡壁壘上築有寬闊的胸牆，胸牆上和胸牆後的炮火可以封鎖城牆下的緩斜坡。這些壁壘只稍高於護城壕溝邊的外崖，在壁壘拐角處每隔一定的距離還築有突出在外的角度很大的棱堡，以確保在城牆隱蔽位置上的炮射出的側翼火力覆蓋城牆周圍的所有地段。
　　由於黑火藥兵器的啟用，戰爭變得日益複雜了，加之發動戰爭時更多地考慮了經濟和政治方面的意義，因此吸引了越來越多的知識分子的關注。在人們對戰爭理論重新發生興趣的情況下，就需要對軍事的各個方面加以認真的分析。在設計新型城防工事時，至關重要的一點是要計算好炮火射擊的角度和火力覆蓋的面積，不留任何射擊的死角。在中世紀的城堡中這種死角往往使攻城部隊能夠在城防工事的下面找到避開城防炮火襲擊的隱蔽處。當時有兩位比較高明的軍事理論專家都是數學家，這一點是絕非偶然的。一位專家名叫尼科洛·塔爾塔利亞(1500-1557年)，他曾發表過許多有關槍炮學、彈道學和城防工事建築學等方面的著作，另一位名叫西蒙·史蒂文(1548-1620年)，他曾於16世紀末擔任摩利士 [ 譯者註：荷蘭將軍及政治家 ] 的顧問，他特別重視使用城防炮火來摧毀攻城部隊的防禦工事。
　　由於16世紀城防工事的建築技術落後於理論，因此，當時大多數的軍事著作，包括馬基雅維里的《戰爭藝術》一書，着重討論的課題都是在敵人突破主要的城堡壁壘後，如何構築臨時性的內部防禦工事的問題。很少有哪個城市願意毀掉舊城，又從平地修築一條新的城牆。人們一般只好採取這樣的變通辦法：將炮架在舊的城堡壁壘上(這常常需要對城牆進行加固)，將原有的城樓臨時改建成棱堡，另外，在一些特別關鍵的地段加修一些棱堡的外圍簡易工事和防禦工事。不過，在16世紀末之前，只有安特衛普(1540年，比利時)、赫士汀(1554年)、維羅納(1520年後，意大利)、阿弗爾(法國)和馬賽(法國)等少數城市完全按新的辦法重新設計改進了防禦工事。
　　新型城防工事的設計還有另一個附帶的但卻是重要的優點，那就是敵人很難把地道挖到城牆下面，因為地道必須掘得很長，挖地道的人很難吸到新鮮空氣。挖掘地道的另一個不利因素是，黑火藥的代價昂貴。在可以挖掘地道的時候，通常採用崩坍的辦法而不是爆破，這正好又回到了古代採用燒毀地道坑木使城牆倒塌的辦法。
　　新型城防工事的出現，必然會刺激人們去努力改進攻城技術和方法。在進攻與防守這兩個方面，圍攻城堡的方法變得更加高明，組織更加周密，以便跟上新的科學的城堡防禦工事的發展步伐。至少在一段時期內，這些進攻和防守的方法超過了槍炮技術的發展速度。當然，這兩者的差距本來並不很大。當時必須尋找一種比較安全的辦法，把進攻城堡需要的炮和輕武器儘可能送到離城防工事較近的位置上，以便充分發揮武器的火力。攻城用的老式彈盾和塔架已經不適於對付城防用的黑火藥兵器的襲擊。為此，攻城部隊不得不求助挖掘壕溝的辦法。在遠程長炮的掩護下，攻城部隊的工兵和步兵對準城堡防禦工事中可能比較薄弱的地段挖掘壕溝，當挖到炮火可以打到城防工事的外崖時，便在寬而淺的壕溝前面迅速築起一道厚厚的土牆，作為放置攻城炮的工事。然後在夜幕籠罩下，將重炮推進炮陣，向敵人發起猛烈的炮轟。在炮火的掩護下，壕溝不斷向前延伸，直到炮兵和步兵聯合發動進攻，制服城防工事壁壘上的防守部隊。這時，攻城炮繼續向前推進，集中火力轟擊敵人的主城防工事。
　　 16世紀末以前，掘壕攻城的思想得到了很大的發展。當然它比17世紀沃邦的技術改進還是要原始一些。用來對付高度戒備的城防部隊時，挖壕是一項費時、費力、費錢、還要流血犧牲甚至幾乎是不忍心採用的攻城手段。16世紀時的城堡如果有足夠的食物和彈藥儲備，那末就象13世紀時的城堡一樣堅不可摧。不過到了16世紀下半葉，圍攻城堡又變成了象兩個世紀前那樣慢吞吞而又煞費苦心的一件事情。戰爭重新成了一連串的城池攻守。鑑於部隊的機動技術、過分的自信或者後勤供應的壓力等方面的綜合因素，有時也會促使雙方軍隊跑到野外來面對面地打上一仗。
　　新的城堡防禦工事以及對付它的攻城手段的進步，極大地刺激了古羅馬時代以來在歐洲早就基本退化了的野戰防禦工事的構築技術。不過首先還是由貢薩羅·德·科爾多瓦領導的頗有遠見的西班牙士兵促進了野戰防禦工事的發展。顯然是他最早認識到野戰防禦工事與新式輕型黑火藥兵器相結合的潛在威力。後來，佩德羅·納瓦柔和帕爾馬·亞歷山大也效法貢薩羅·德·科爾多瓦，使西班牙高超的工程技術和野戰防禦工事的構築技術成了西班牙在整個16世紀期間取得軍事優勢的主要因素。
　　摩利士(見第16章)對攻城戰作出了長期而實際的貢獻，他對炮的口徑實施了標準化，從而使雜亂的炮種分門別類井然有序。他採用集中式彈幕射擊的方法來對付小段圍廊式防禦工事，然後在城防工事上打開突破口。他還採用很長的攻城壕溝來掩護移到攻城陣地上的火炮。雖然荷蘭地區土壤潮濕，但在條件許可時他也用過挖掘地道的辦法來進攻城堡。對於攻占了的城池，他並不提出苛刻的條件。他的軍隊紀律嚴明，因此大大減少了掠奪和搶劫的現象，這就促使被圍軍民更快地放下武器，因而他的做法常常縮短了攻城所需的時間。
　　法國技師塞巴斯蒂安·戴·沃邦曾在攻城技術和城防工事的構築技術的發展上作出過最為突出的貢獻。由於他的努力，只配備有前裝式兵器和黑火藥的軍隊在城堡的攻防能力上達到了最高的水平。在路易十四的國防大臣弗朗索瓦·路瓦易的指揮下，沿法國北部邊界構築了一系列城堡，充分配備並儲存了軍隊所需的各種軍用物資。這種沃邦-洛弗易斯的設防體系只是部分地用於防禦，主要是為聯合兵種提供進攻的基地——一種設防的兵站體制。沃邦總共構築了33個新城堡，又對另外的300個舊城堡進行了改建。任何一個這樣的城堡都可以作為行進中的軍隊基地，那裡保證可以得到包括重炮武器在內的一切軍需物資。而對敵人來說，要想一個接一個地攻克這些城堡則是極其棘手的事情。
　　還是這個沃邦，創造了一種雙管齊下的攻城體制，他把攻城作戰變成了一種技巧和科學。進攻的最終目的一方面是要用攻城炮火在城牆上打開突破口，並掃清攻城道路上的障礙物，以便步兵縱隊順利出擊，另一方面還要使步兵能夠不等炮火打開敵人城牆上的突破口，在壕溝里的炮火掩護下向城牆發起攻擊。在後一種情況下，進攻前通常先用大量柴捆(細樹枝或灌木柴捆)填沒護城壕溝和護城河，然後攻城士兵在炮火和輕武器的掩護下越過護城河爬上城牆。
　　在沃邦的攻城體制中，他創造了一種逼近敵人城堡的格式化的方法。先在離敵人城防工事600至700碼的地方挖一條戰壕，這條戰壕跟選定的突襲點的防禦工事走向平行。這樣就可以防止城防部隊的縱射炮火對整個戰壕的襲擊。戰壕與城堡之間的距離是固定的，它接近於當時進攻或防禦火炮的最大有效射程。在挖好第一條戰壕後，在它的前面再構築一個土木工事，用來保護部署在那裡的攻城炮。然後在這些炮火的掩護下，攻城工兵開始向城堡挖掘“坑道”或進攻戰壕(這就是軍事上“坑道兵”一字的由來)。這些坑道跟敵人的城防工事總是構成一定的角度，以“之”字形盤旋向前，其目的也是為了減少敵人縱射炮火襲擊的機會。坑道兵將裝滿泥土的篾筐和柳條籃放在帶輪子的車上，在坑道里推着走，這樣可以避免敵人炮火的直接射擊。
　　當進軍通道離敵人防線約300碼時，開始挖第二條平行戰壕，放置新的攻城炮。攻城炮從這裡以猛烈的炮火將守城部隊從壁壘上趕走，壓制住敵人的炮火火力，並開始在城牆上轟擊出突破口。這時如果可能，守城部隊會以有限的反擊力量出擊，以阻止構築第二條平行戰壕，並設法毀壞或“塞住”攻城炮。(塞炮是用尖鐵、釘子或刺刀塞進炮的火門，使炮不能使用，如要使用必須將塞物取走。)攻城部隊必須隨時準備對付守城部隊的這種出擊，因此在平行戰壕里始終要保留一支很強的步兵來保護自己的炮和炮手。
　　如果守城部隊死守陣地，而攻城部隊感到從第二條平行戰壕發起攻擊不能取勝，那末就要將坑道繼續向前掘進。這時攻城部隊要對付守城部隊輕武器火力的威脅，但可得到自己第二條平行戰壕的炮火掩護。新的坑道一直要挖到離城牆底下的護城壕溝或護城河幾碼遠的地方。在那裡修築第三條平行戰壕。當攻城步兵的火力使守城部隊無法進入壁壘上的陣地時，攻城炮隊便進入第三條平行戰壕，向城牆進行近距離炮擊。有時他們也採用改進了的坑道挖掘技術，它既利於攻倒城牆，也可使小股攻城部隊進入敵人城防工事的裡邊，然後再跑出來投入戰鬥。當然守城部隊往往也會利用對抗地道來對付這種地道攻城手段。
　　通常從第三條平行戰壕進行一、二天炮火轟擊後，就可以從城牆上打開突破口，如果敵軍尚未繳械投降，那末就發起攻城突擊。
　　 18世紀的主要作戰形式是陣地戰，因此，城堡象雨後春筍般地遍布整個歐洲。作戰的主要對象是設防的城堡要塞、倉庫和一些重要據點。攻占要塞有一套刻板的程序可依。同樣，何時以及如何不失體面地投降也有固定的章程可循。
　　從15世紀後期發明青銅加農炮到19世紀淘汰滑膛前裝炮這段時期里，炮的設計並沒有很大改進，但沃邦的防禦工事構築技術和攻城技術卻一直延用到了19世紀的中期。