还有一些发明家试图通过找到其他发射子弹的办法来绕过火药和弹丸的限制。其中更为实用的方案之一是雅克布·帕金森在1824年注册专利的“蒸汽枪”。帕金森是一名英国工程师，曾发明过一种改进型蒸汽发生器。这种蒸汽发生器可以手提，能够产生有效的压强而不存在发生爆炸的危险，他把这种蒸汽发生器应用到了发射子弹上。在1826年帕金森向英国武器署展示了他的全套设计，这种枪实质上是由一根管子和一端带有一个流入蒸汽的阀门组成。这根管子上有一个垂直弹匣，内装每颗一磅重的铅质弹丸。在达到了足够的蒸汽压力后，射手释放一根杠杆让弹丸一颗接一颗进入膛室，同时每平方英寸大约200磅(约90千克)压力的蒸汽把弹丸送出枪管，其能量足以在35码(约32米)的距离上贯穿12英寸(约305毫米)厚的橡木板或者0.25英寸厚的铁板。射手使用这种枪可以每分钟发射60发弹丸，只要能维持足够的气压并不断供弹，这种枪几乎可以无限制的发射，因为没有部件会出现磨损。
尽管帕金森的武器具有潜力，他却无法打动武器署购买这种枪，因此他去了法国并向法国陆军卖出了一支。帕金森在1830年去世后他的儿子继续了这一工作，他改进了设计，提高了蒸汽压强从而大大提高了射程和穿透力。然而儿子和父亲一样，都未能打动任何一国政府的兴趣，这种武器最终被历史拒之门外。
虽然在19世纪早期多发武器的发展进度缓慢，后来出现的火帽和金属弹药等发明却为美国和欧洲多种机枪的发明铺平了道路。在早期的工业革命中，从蒸汽机到印刷术等一系列机械上的巨大进步是当时的主旋律，但各国军队使用的武器却自18世纪初期以来都没有发生根本性的变化。然而19世纪的战争(尤其是克里米亚战争和美国内战)的要求改变了一切。在欧洲和美国各地，发明家们开始用一种全新的眼光看待武器技术，这导致了新式速射武器的发展并最终改变了各国的战术和战争本身。
三、工业革命和机枪原型
工业革命带来的根本性变化(包括技术和财政等方面)大大加快了机枪的发展。在美国，第一份有“机枪”这个字眼的专利在1829被授予俄亥俄州米德顿的塞缪尔·L.法瑞斯。这份专利中似乎把“机枪”一词用于指代任何采用机械运作、发射线膛弹药的武器，而不管维持发射的能量是来自机械力量还是其他形式的能源。然而事实上19世纪的武器都是手动操作的。因为既然射手必须始终瞄准武器，他没有理由不在同时为装填和击发提供动力。对于发明家来说，挑战在于如何设计出一种让手动变自动成为可能的装置。
在1850年代，伦敦的詹姆斯·S.利利爵士尝试把多管发射和旋转式膛室结合在一起。他把12根枪管分成两排，每组有一个弹巢，弹巢后有一个转轮。一个手动曲轴驱动每根枪管上的击锤，可以同时打出12发子弹，或者各根枪管轮流发射。利利枪存在的问题在于重新装填的时间很长，因此，对于军方而言没有多少吸引力，制造出的唯一一支利利枪如今陈列在伦敦乌尔维奇的皇家炮兵博物馆。
在美国，其他的发明家继续完善多发武器。火帽的改进和随后在弹药技术上的进步为新一步发展打下了基础。纽约州特洛伊的伊兹拉·瑞普里利用塞缪尔·柯尔特和英国的伊利兄弟发明的纸质弹药申请了一项手动机枪的专利。瑞普里利用一种紧凑的装置实现了连续齐射的火力，枪手通过旋转把手就可以实现单发，或者一次打出一个齐射。这种武器有多根环绕在中轴上的枪管，可以向旋转式弹巢形状的膛室中装填当时普通的纸质弹药。通过摇紧把手完成膛室的闭锁动作，同时把装填上了弹药的膛室对准了枪管的后端。随着把手的旋转，击针相继进入待击和释放状态，完成击发。一旦武器开始击发，射手向后拉动击发组件，抽出空弹壳并重新装填子弹。由于当时已经出现了可预先装填好的弹巢，一个射手打出的火力就可以超过使用当时标准前膛装填步枪的一个连。然而美国军方的观察员在评估了瑞普里的原型枪后对这种武器的枪管过热问题和重新装填提出了严重的质疑。结果当时装备的不过是前膛装填火枪和火炮的美国陆军对瑞普里的发明没有丝毫兴趣。尽管如此，这种武器却有很多给人以希望的特点，大大影响了此后多年的机枪设计。
武器发明家们在推销自己的设计方面碰到的困难由于美国内战的爆发得到一定的缓解，工业化战争的需求激发了设计师们的创造热情，并给齐射武器以及最终出现的手动机枪的发展添加了新的动力。美国内战期间最有效的齐射武器之一是位于纽约州罗彻斯特的彼林霍斯特公司在1861年末研制的彼林霍斯特-雷卡排射枪。这种由约瑟夫·雷卡发明的武器是14世纪的管风琴枪的一次复苏，其有25根安装在轻型轮式车辆上并排排列的线膛枪管。这些枪管发射内含火药和弹丸的黄铜子弹，在尾部有一个点火孔。各根枪管的后膛由一个钢质卡铁进行密封，其上有让火帽上的火花通过的孔，点燃用布密封在枪管中的25份发射药。火帽被安装在铁制枪身上的一个突起中，通过击锤击发。在完成击发后25根枪管需要手动清理掉空弹壳并重新装填以进行下一轮射击。这种武器可以发射出一阵足以击破敌军冲锋的猛烈火力。
威尔逊·阿格在美国内战中研制出了另外一种不同的武器。他的发明被人称作“咖啡碾磨机”，因为这种武器的弹药是通过一个安装在上部的烟囱形漏斗装填进去的，形状很像老式咖啡碾磨机。阿格的枪也被称为“联邦连发枪”，其独特之处在于只有一根枪管。这种枪的火力是由一些内含火药和弹丸的钢管形子弹提供的，每根钢管的尾端有一个安装有火帽的突起。钢管被放进漏斗后在枪手通过旋转曲轴的时候依靠重力作用装填一发子弹，同时让子弹进入枪管膛室并使其膛室后面的枪机卡铁完成闭锁动作，然后让击锤打在火帽上。把这种0.58英寸口径的米涅型子弹发射出去。连续摇动曲轴可以完成抽壳和抛壳动作，然后装填下一发子弹，依次进行。副射手负责捡起这些空弹壳并尽快地重新装上火药和弹丸，然后放进漏斗。
这种枪被阿格称作是“六平方英尺大小的军队”，工作起来相当顺利，尤其是以那个时代的标准而言。发明者声称这种武器每分钟可以发射100发子弹，这可能是一种夸大其词的说法，而这一结论也毫无疑问受到了很大的批评。这些批评可能有很明显的依据，因为每分钟发射100发子弹意味着一分钟将有一磅(约0.45千克)左右的火药爆炸，这种枪实际上可能无法承受其产生的热量(枪管上热量的积累问题将是研制出一种实用的机枪过程中多次反复出现的问题之一)。尽管如此，阿格在林肯总统面前表演了他发明的机枪发射，林肯对这种武器产生了极大的兴趣并当场下令购买10挺机枪。最终阿格向联邦军队卖出了50多支“咖啡碾磨机”。总体来说，这种武器在战斗中表现出可靠性不好，从未被大量使用过。按照一本参考书目的说法，它们被用于华盛顿的防御中，仅仅只被偶尔用于打击波托马克河沿岸的南方军队。通常阿格枪都被用于桥梁的防御，和雷卡枪类似。最终“咖啡碾磨机”没有被大量使用，因为当时的领导层没有认识到它的巨大潜力，批评这种武器需要的弹药数量过大，没有实际意义。
邦联军的D.R.威廉斯上尉发明的一种手动机枪在美国内战中也得到了应用。这种1.57英寸口径的机枪枪管长4英尺(约1220毫米)，发射一磅重的弹丸，安装在马拉的山炮式底座上，可以看做是机枪和小口径速射炮之间的混合产物。其击发机构是安装在右侧的手动曲轴。这种机枪发射自燃性的纸质弹药，射速可达每分钟65发。它的性能相当可靠，但在长时间射击后容易出现过热的问题。1862年5月3日，威廉斯枪在弗吉尼亚州的七棵松之战中首次投入使用。有些历史学家认为这是第一种在实战中应用的机枪，但武器历史学家伊恩·V.霍格不同意这一观点，他认为威廉斯枪不能归类为真正意义上的机枪，因为它必须依靠手工装填每发子弹。按照霍格的说法，威廉斯枪只是一种“通过手动曲轴操作的速射后膛枪而已”。尽管如此，邦联军在内战后期使用了这种机枪并取到了一定的成功。
另外一个美国人范登堡将军也发明了一种新式武器，一种设计用于发射“一群或者一簇子弹”的排射枪。这种武器视采用的弹药尺寸不同，枪管数量从85根到451根不等。每根枪管首先装填进一枚弹丸并完成后膛闭锁，随后称量过的发射药被同时装填进各个膛室。通过撞击实现发火：一份安装在中间的火药同时点燃各根枪管。由于枪管数量如此多，这种武器极其沉重。范登堡在英国制造了第一批机枪，并试图在那里打开市场。英国人对在舰船上使用这种机枪表现了一些兴趣，但认为这种机枪由于过重几乎没有作为步兵武器的价值。范登堡在内战爆发后多次向美国政府推销他的发明，甚至还提供了3挺机枪给战争部长用于测试。在经过非常广泛的野外测试后发现，这种武器在击发后需要一个人花费9个小时才能充分地清理枪管和膛室。这一维护问题以及重量问题给这种武器判了死刑，对于联邦来说这样的武器是不可接受的。南方的邦联军使用过一些范登堡枪，但这些枪却打着一家英国公司的名字：鲁宾逊和科特南公司。有记录表明在弗吉尼亚彼得堡防御战中曾有一支范登堡枪被使用过。
四、第一挺手动机枪的诞生
在机枪诞生之前，战争中步兵多用手枪进行自卫，用步枪进行攻击，这样就造成每次都需要往战场上投入大量兵力的情况，导致双方在战争中有大量的人员伤亡。
1861年美国内战打响，一名叫理查德·乔登·加特林的美国医生在医院看到到处都是受伤的官兵以及治疗无效而死亡的官兵尸体。这些牺牲的官兵中，除了战场上的死伤外，很多士兵还死于疾病和营养不良。经过一番思考，加特林认为要是能减少战场上投入的士兵的数量，就能让伤亡最大程度地降低。
加特林虽然是一名医生，但是却一直致力于工程学，因此在思考解决减少兵力这个问题上，他首先想到的是发明一种火力凶猛的枪。依靠凶猛的火力，一支枪能顶很多支步枪，让一个士兵拥有很多士兵的战斗力(他当时的目标是一个士兵能顶上一个连)，从而减少战场上士兵的人数，以达到减少战争伤亡的目的。
1861年夏天，加特林开始设计构思转管机枪，当年年底就完成了机枪模型，并于次年进行了验证，命名为加特林机枪，这也是世界上第一款实用性机枪。1862年11月4日，加特林获得转管机枪的专利。
这个专利除包括1862年加特林机枪模型的技术说明外，还包括了两点转管机枪所共有的设计特点声明：一个提供锁膛的内有击针的圆柱旋转体，与枪管一起旋转：每根枪管都有独立的击针。
加特林机枪结构较为简单，为多管、手摇式机枪。通过手摇转柄，可以让加特林机枪的各个枪管依次旋转到12点钟位置发射子弹，以提高射速和散热性。在枪管的转动过程中，每根相对应的枪管会完成上膛、闭锁、射击、开锁、抽壳等动作，以此循环。
在加特林机枪刚发明时，便拥有高达200发?/?分的超高射速，这在当时是非常致命的。以至于当时的林肯总统不愿意使用这种前所未有的残忍武器来对抗南方的同胞，但在之后和印第安人的作战中却使用了它。
19世纪末期，加特林机枪成为了欧洲各国控制并扩张殖民地的重要武器。经过改进后的加特林机枪射速最高曾达到每分钟1200发，在1882年这是个惊人的数字。
加特林转管机枪从诞生之日起，工作原理就决定了其具有能连发射击、火力猛等优点，但也存在重量大、机动性差等缺点。但其诞生的时间并不合适，就像一个早产儿，当时的军队还未在思想上对其诞生做好准备，也不知道怎样将其充分运用到战争中，因此加特林机枪在当时的发展并不顺利，但却为后来自动武器的发明奠定了基础。
五、自动重机枪的发明
在伦敦肯辛顿博物馆里，陈列着一挺有上百岁高龄、在枪械发展史上意义非同寻常的重机枪，标牌上写着：“这是世界上第一挺靠火药气体能量供弹和发射的武器。”该枪口径11.43毫米，枪身质量27.2千克，枪架质量29千克，采用容弹量为333发、6.4米长的帆布弹带供弹，理论射速600发?/?分。它的发明者就是大名鼎鼎的海勒姆·史蒂文斯·马克沁，美、英等国都称他为“自动武器之父”。
1840年2月5日，马克沁出生在美国缅因州桑格斯维尔。他家境清贫，小时候经常与兄弟到野外打猎卖钱，以弥补家庭微薄的收入。这使马克沁从小就有机会摆弄枪支，熟悉一些枪械原理。14岁进入一家马车厂当学徒，以后又在好几家工厂、作坊务工。他没机会接受正规教育，但他勤奋好学，无论干什么活儿都喜欢用心琢磨，还经常搞点小革新、小发明，如自动捕鼠器、航海计时仪、带警报的自动灭火机、去磁器、炭丝电灯泡等，显示了非凡的创造才能。30多岁时，马克沁被聘为美国电气公司的工程师，在机械、电气方面颇有造诣。他经常去欧洲为公司办事，结识了不少朋友。
1881年，马克沁参加在巴黎举办的电力工业展览会，遇到一位交情笃深的朋友(电气工程师)，两人无话不谈。当时的欧洲战争频繁，许多国家都在致力于研制新式武器。这位朋友快人快语，半开玩笑似的对马克沁说：“你要想赚大钱，最好发明一种玩意儿，使欧洲人彼此残杀起来更得心应手。”
马克沁对当时欧美各国使用的武器并不陌生，他特别关注刚刚兴起的手摇式连发机枪，特别是美国人理查德·加特林研制的6管连发机枪(亦称加特林机枪)。该枪标志着手动机枪发展到了顶峰，美国陆军1866年8月列装。但它仍需要人力通过机械完成射击循环的各种动作，也很笨重，亟待改进。
马克沁放弃美国电气公司的工作，把全部精力转移到武器研制上，并于1882年移居英国，后加入英国国籍。