在勒班托海战中，威尼斯炮舰用不算猛烈的炮火，展示了火炮上舰的威力，冲角撞击战术随之没落。尔后出现的克拉克帆船和盖伦帆船，不仅帮助人类驶向远洋，也主导了一场场“火炮做先锋，步兵唱主角”的激烈海战。
随着造船技术的迅速发展，大吨位的风帆战列舰逐步成为各国争夺海上霸权的核心力量。与此同时，舷侧炮成为风帆战舰的主流设计，火炮的射程越来越远，爆破弹更是让木质战舰变得不堪一击。随着人类对舰载火炮的认识和战术运用的成熟，一场场靠远程炮战和舰载火力密度决定胜负的大海战逐渐拉开帷幕。
火炮上舰初期，射程近、体积大、口径小，威力有限。同时，火炮大多安装在狭窄的舰艏、舰艉或者舰体中部，这使火炮数量受到限制。因此，火炮在海战中尚不能成为主导力量。接舷战和撞击战依然是当时欧洲海军的主要战术。
16世纪初，为了便于商船装载货物，法国人德·夏尔日在船舷上开设了舷窗。英国人迅速把这一开创性设计用于战舰，在舰体侧面设置了炮孔，把大炮放到了船舱中。这不仅增加了舰载火炮的数量，而且火炮安装在舰船重心以下，舰船的稳定性显著提高，这为大规模海上炮战创造了条件。
1588年夏天，为了打击抢劫西班牙商船的英国海盗，西班牙发动了对英国的远征。为了打赢这场关乎国运的战争，西班牙组成了“无敌舰队”，双方在英吉利海峡展开了激战。西班牙舰队仍然指望靠近英国战船进行接舷战。但英国战舰总是与西班牙战舰保持一定距离，用舷侧炮远程炮击，根本不给西班牙步兵登舰的机会。此战，英国获得压倒性胜利，打破了西班牙不可战胜的神话，使英国开始夺得大西洋上的制海权，成为新兴海上霸主。
英西大海战，是帆船时代早期以远距离炮击取胜的经典战例，标志着远距离炮战已取代接舷战和撞击战。此后，火炮成为海战的主角，舰载火炮的数量和火炮攻击的战术成为制胜关键。1677年瑞典与丹麦进行的克耶湾战役中，双方舰载火炮超过3000余门。1690年，英荷联合反对法国的伊斯特本战役中，法国舰队的火炮总数为4600余门，英荷联合舰队的火炮总数为3800余门。而到了1692年的塞纳湾战役时，双方投入的舰载火炮总数令人瞠目结舌，法国舰队为6700余门，英荷联合舰队为3200余门。世界各大洋开始在“战争之神”的怒吼中颤抖。
16世纪，为了提升帆船的远洋航行能力，适应海上炮战的需要，英国国王亨利八世大力推动造船技术的革新。1520年，他们建造了世界第一艘用于炮战的风帆战舰“玛丽罗兹”号。它取消了木桨，安放了大量舷侧炮，舰载火力成倍提高。此后，他们又改进船型，将战船的船楼变低，提高炮窗位置。改进后的战舰稳定性好，机动灵活，使风帆战舰逐步成熟。
17世纪，风帆战舰不断追求更大的吨位和更多的舰载火炮数量。1637年，英国建造了世界上第一艘三层甲板风帆战列舰——“海上君主”号，排水量达1522吨，装备了100多门铜制火炮。
18世纪，风帆战舰进一步改进。1700年，舵柄用缆绳与装在后甲板上的舵轮连接起来，显著提高了帆船的机动性。战舰的水下部分开始使用铜护壳，可防止海洋生物附着，并能延缓船底腐蚀。风帆也得到改造，增加了舰艏纵向三角帆和桅杆之间的支索帆。横帆因增加了翼帆提高了驱动力。那时，大型风帆战舰最多可挂36面帆，航速可达10节。
装载大量火炮的风帆战舰推动了战术革新。桨船时代的横队战术逐步被抛弃，线式战术受到各国海军的青睐。该战术要求战舰首尾相接，集中一侧的火炮向敌方炮击，最大限度发挥舷侧炮的威力。在这个战术的影响下，装载大量远程火炮，舰体厚实的大型风帆战舰成为炮战的主力，较小的战舰只能担任巡逻和侦察等任务。由于大型风帆战舰排成一列作战，因此称为战列舰。
为便于海战组织，英国率先对战列舰进行分类，舰载火炮的数量成为划分不同舰种的标准。18世纪50年代，50门炮成为战列舰的最低火力标准，到18世纪80年代，64 门炮就是最小的战列舰了。1805年以后，74 门炮是最小的战列舰。到了1830年，80 门大口径火炮构成舰队的基础。
火炮刚上舰时，装备的是实心弹。炮弹最初用石头制成，后来改为金属弹。但无论哪种材质，威力都比较有限，大多只能在木质舰体上钻个窟窿，或者通过打断桅杆、撞断帆索等方式让风帆战舰失去机动性。不过，当法国人帕克汉斯发明可以爆炸的爆破弹之后，木质风帆战舰便迅速走向衰亡。
和实心炮弹相比，爆破弹的杀伤力成几何级数增加。它不仅能够轻易撞破船体，而且炮弹爆炸产生的冲击波、弹片以及炸碎的各种船体构件都会对船员以及搭载的步兵造成巨大杀伤，同时爆炸带来的烈火更是让木质帆船不堪一击。锡诺普海战中，爆破弹便大显神威，成为风帆战舰最后的绝唱。
1853年7月，俄国入侵奥斯曼土耳其，拉开了克里木战争的序幕。11月30日，土耳其海军与占据装备优势的俄海军在黑海的锡诺普锚地展开激战。此次海战中，俄罗斯首先以悬挂英国国旗的方式接近土耳其舰队，被发现后土军率先开火，但面对俄海军的优势兵力和猛烈攻击，土耳其迅速败退，损失惨重。
具有历史意义的是，在此次海战中，俄舰队装备的舰炮中有70多门发射爆破弹。这是爆破弹第一次登上海战舞台，尽管引信、可靠性、精准度等还未成熟，但猛烈爆炸的爆破弹依然给土舰队的木质风帆战舰以及海岸炮台带来灭顶之灾。一发爆破弹就可以使中弹部位附近的船体分崩离析。爆破弹的使用，让俄军掌握了不对称的火力优势，为最终取胜提供了有力支持。
锡诺普海战，是木质风帆战舰参加的最后一次大规模海战。此后，随着工业革命的蓬勃发展，以蒸汽机和螺旋桨为标志的新动力系统取代了风帆动力;以爆破弹和线膛炮为标志的新火炮系统开始大规模使用;钢铁取代木材，成为舰体新材料。