所有早期的炮弹都不能爆炸，而是靠冲力来破坏或摧毁单个的目标。能爆炸的炮弹大约14世纪末才出现，但性能很差。在1421年攻克科西嘉的圣博尼法斯的战斗中使用了安有导爆索的炮弹，威尼斯人1376年在贾德拉也使用了这种炮弹。使用这种带导爆索的炮弹对炮手来说是极其冒险的：首先要在铜制或铁制的炮弹壳内装上炸药，再安上引线，将其点燃，然后再小心翼翼地放进炮膛内。结果是许多炮筒部爆炸了，炮手也当即丧命。
1510年，又出现了铸造的整发弹和球形实心弹。这些炮弹由称作“榴弹炮”的特种火炮发射，弹上装有弹托装置，可以使“弹眼”和引信准确地对准炮膛轴线，朝向炮口。在法国国王路易十四时期，开始研究榴霰弹。直到18世纪晚期，人们都把炮弹称为“枪榴弹”，这个词原意指“石榴”，因为弹壳内的炸药看起来像无数的石榴籽。
英国人施拉普内尔于1784年发明了子母弹，里面装的炸药不多。而在此以前设计的炮弹都装药甚多，因为人们认为是用爆炸力量使弹片向四面八方飞散的。施拉普内尔的想法是只用足够的炸药炸开弹壳，让弹壳内的若干子弹以炮弹原来的速度继续向前飞。子母弹于1804年在苏里南的阿姆斯特丹堡首次得到应用，但由于炮弹在离开炮筒时要点燃炸药，给子母弹预点火，所以很难掌握时机。1852年，博克塞上校改进了这种炮弹，用铁片隔膜把炸药和引信与弹头隔开。他的炮弹在1864年开始使用，称为“隔膜弹”。
由于博克塞引进了时间准确的引信，从1867年起，标准炮弹有了很大的改进。1882年，黑色炸药首次为苦味酸所取代，接着梯恩梯又取代了苦味酸。1891年开始用无烟火药。至此，炮弹已发展成熟了。
炮弹的种类
现代炮弹的种类繁多，达上千种。若按用途分，可分为主用弹、特种弹、辅助弹3种。
主用弹即直接杀伤有生力量和摧毁目标的炮弹，如杀伤弹、爆破弹、杀伤爆破弹（这3种俗称“榴弹”）以及混凝士破坏弹、穿甲弹、破甲弹、碎甲弹、纵火弹、化学弹、霰弹等。特种弹即完成特定战术任务的炮弹。如发烟弹、照明弹、宣传弹、曳光弹、干扰弹、电视侦察弹等。辅助弹是部队训练和靶场试验等非战斗使用的炮弹。如训练弹、教练弹、试验弹等。
按装填物的类别，炮弹可分为常规炮弹、原子炮弹、化学炮弹、生物炮弹等。
按配用炮种可分为加农炮弹、榴弹炮弹、坦克炮弹、航空炮弹、高射炮弹、岸（舰）炮弹、迫击炮弹和无坐力炮弹等。
按装填方式可分为定装式炮弹和分装式炮弹。定装式炮弹的弹丸和药筒结合为一个整体，发射药质量固定不变，发射时一次装入炮膛。分装式炮弹根据有无药筒，可分为药简分装式和药包分装式。药简分装式炮弹发射时先装弹丸，再装发射装药，射速较慢，但能改变发射药量，以获得不同的初速和射程；药包分装式炮弹没有药筒，发射时将弹丸、发射药包和点具分3次装填，依靠炮闩来密闭火药燃气，其射速更慢。
按弹丸稳定方式可分为旋转稳定和尾翼稳定两类。旋转稳定炮弹由线膛炮发射，出炮口时获得高速旋转而产生陀螺效应，使弹丸稳定飞行。尾翼稳定炮弹可在滑膛炮或线膛炮上发射，利用其尾翼使气动力压心移到质心后面，形成稳定力矩以保持弹丸飞行稳定。
按弹径与火炮口径的配合可分为适口径、次口径和超口径3种。次口径炮弹的弹径小于火炮口径，初速高，有些穿甲弹和杀伤弹力提高威力和射程就采用这种结构。超口径炮弹的弹径大于火炮口径，弹丸露于炮口外，可获得较好的毁伤效果，如迫击炮弹、长榴弹等。
对付活动目标的末制导炮弹
火炮对付的大多是固定的点状目标或集团群体目标，所以一般使用具有显着杀伤爆破作用的榴弹，如果要对付远距离的活动点状目标，普通炮弹就无能为力了。于是美国首先为其155毫米火炮研制成功了激光半主动末段制导炮弹——“铜斑蛇”。
发射这种“铜斑蛇”炮弹时，火炮就像发射普通炮弹一样，把末制导炮弹送到目标附近的上空，飞行到靠近目标的一定范围时，接收到来自目标反射的激光信号，开始制导飞行，直至命中目标。目标反射的激光信号靠另外一个激光目标指示器照射到目标上，所以是半主动式末制导炮弹。这种未制导炮弹集中了许多优点，如火炮初速高、弹丸飞行大部分时间靠自然弹道飞行、不会受到外来干扰、弹丸在飞行最后阶段可改变飞行弹道追踪目标以及命中精度高等，使大炮真正具备了攻击远程活动点状目标的能力。
炮弹的构成
现代炮弹由弹丸和发射装药两部分构成。弹丸包括引信、弹体和装填物，用以杀伤有生力量和摧毁目标。引信是利用目标信息和环境信息，在预定条件下引爆或引燃弹体战斗部装药的控制装置。发射装药包括发射药、药筒、底火和辅助元件。发射药是发射弹丸的能源，药筒用来连接弹丸、底火和盛装发射药，保护发射药不受潮或损坏。发射时，筒体膨胀，与火炮药室贴紧以密闭火药气体。底火受火炮机械或电的作用发火，点燃发射药，产生膛压推动弹丸运动。