真正用于大规模实战的机枪，是美国的加特林机枪。加特林机枪于1861年被发明，于1865年作了相应的改进，于1866年装备给美国陆军。加特林机枪可称是现代机枪的先驱。19世纪，当金属枪弹的发展逐渐成熟起来的时候，美国的发明家们开始了手动机枪的设计。不过，直到美国内战时期，机枪才受到军方重视。在这一时期内，相继出现了令军方感兴趣的多管“莱普提”机枪、“巴特利”机枪和“克拉通”机枪。这些机枪的发明者不是枪械工或机械师，而是医学博士理查德·乔丹·加特林。
加特林机枪设计成功以后，一边让工厂试制，一边写信给美国总统、政治家和军事家，并向全世界呼吁赞助，最终使研制的高额费用得到补偿。加特林成功地感动了F·巴特勒将军，使他购买了全部“加特林连用速射武器”。
到了现代，又有人把它的原理应用在机炮上，以求得高射速；最著名的例子是美国空军使用的 20mm M61 “火神”（Vulcan）机炮。
加特林机枪和机炮，无非是把当时枪管旋转的动力来源，由手动改为电动或者依靠后座力来驱动枪管旋转。前者成为外能源，后者为内能源，美国使用的加特林机炮喜欢使用外能源，而苏联则喜欢用内能源。
外能源通常包括人力、电动、气压、液压等。“火神”机炮吊舱甚至可由迎面气流驱动的空气涡轮提供动力。电动方式可直接利用机载电源，简单易行，但启动加速较慢，工作时对机载电子设备有影响。气动方式加速快，但不太可靠。液压马达要求机上液压系统增设管路输出液压驱动，但工作启动快，对机载电源要求低。总的来说液压马达较适合高射速加特林炮的需要。“外能源”可方便的调节射速，理论上射速在0到最高速之间可自由变化。
加特林自动原理，即左轮枪式转膛发射原理，它利用一套传动机构使数支枪管绕一个公共轴转动，从而完成连续射击。加特林机枪是机械式的，最初枪管转动需要由人力转动摇把，后来改进为由电动机来完成。其优点是射速高，威力大，而且枪管可加速冷却，主要缺点是体积、质量大，消耗能量多。
加特林机枪主要是用于航空，因为战机飞行速度快，每次射击的时间通常不到1秒钟，为了有效的命中并摧毁目标，就需要在极短的时间内最大可能的发射足够数量弹药，用速度来弥补精度。
反过来，装备给步兵就非常不合适。
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