神机营是是明朝军队中专门掌管火器的特殊部队，清朝沿用明朝军制，设火器营常守卫于紫禁城及三海，皇帝巡行时亦扈从。鸦片战争后，清政府建立的神机营俗称洋枪队则是一支装备洋枪、洋炮的军队。
建立
清朝建立后，制造的火药兵器重火器主要是火炮，轻火器主要是火枪。清朝制造火器始于后金天聪五年(1631年)，清代前期仍大量制造，到康熙时，火器制造的规模、质量、工艺都达到高峰。清中期后火器发展渐趋停顿，直到19世纪中叶鸦片战争前后，清政府又大量赶制火器，但结构仍沿袭祖制，性能已大大落后于西方列强所制。
与此同时，在鸦片战争后，西方列强看到了中国的软弱可欺，纷纷不远万里而来，企图进一步对中国图谋不轨。
在这内忧外患交加的环境下，清政府在咸丰十一年（1861年）建立“神机营”，神机营是清晚期在内忧外患的压迫下创建的一支使用新式武器的禁卫军。兵员是从八旗原有的禁卫军诸营中选出的，新组建时共有兵员1.4万人，到同治四年增至约3万人。由当时担任议政王的恭亲王奕䜣亲领。选八旗满洲﹑蒙古﹑汉军及前锋﹑护军﹑步军﹑火器﹑健锐诸营之精锐者充之。常守卫于紫禁城及三海，皇帝巡行时亦扈从。下辖马、步队25营，官兵14000多人。
神机营这个名称，明代已有，但明代的神机营相当于清代的火器营。清末新建的神机营是用西方近代武器装备的军队，建成后，神机营成为清末禁卫军的主力，其官署的规模也是空前庞大的。但是由于清王朝的腐败和种种积重难返的问题，这支新建的禁卫军与近代化劲旅的要求相去甚远。
神机营也是清末紫禁城的一支重要守卫力量。每日，神机营的管带1员、营总1员，各带兵10名，值守在宫中值房。队官4员，各带兵20名，分驻在皇宫的四角值守。上述官兵，共有10班轮替。御苑三海的墙外，神机营兵会同八旗各营中的枪兵技勇之士，共810名轮流值宿，内分为10班，每日更替一班。值守时还要传筹走更。
建制
神机营衙门设在煤渣胡同。清末震钧所著的《天咫偶闻》一书，对神机营衙门专有描述，其中写道：“神机营署，在煤渣胡同。同治初，设选八旗精锐，别立此营。总以亲王大臣，无定员。其下全营翼长二人。其下分为文案、营务、印务、粮饷、核对、稿案六处，各有翼长、委员。此外军火局、枪炮厂、军器库、机器局，各有专司，共兵万五千余名。自设立后，八旗京官竞来投效。文案处委员至一百六十余员，营务处一百八十余员，而书手不在此数，庚子以后废。”神机营在王府井大街上的操练场就为现今东安市场。
发展
据史料记载，咸丰十年，英法联军犯天津，僧格林沁密疏请幸热河。文祥以摇动人心，有关大局，且塞外无险可扼，力持不可，偕廷臣言之，复请独对；退偕同直侍郎匡源、杜翰具疏请罢所调车马，……文祥密疏请选练八旗兵丁，添置枪炮，于是始立神机营，寻命管理营务。同治元年，……是年秋，马贼入喜峰口，命文祥率神机营兵防护东陵，督诸军进剿。……命率神机营兵往剿，增调直隶洋枪队出关，约东三盟蒙古王公由北路夹击，破贼于锦州东井子。……分三路进击，十数战皆捷，擒斩三千馀。
同治初年，清王朝扑灭了太平天国农民起义，对太平天国和捻军的征战，全靠曾国藩，左宗棠等汉大臣自行招募的湘军和淮军，旗人遂对神机营赋予极大希望，派同治皇帝胞叔、光绪皇帝生父醇亲王亲自掌管，类似于天子亲军的地位，也被寄予不辱祖宗神勇、重振八旗雄风的重任。以后光绪接堂兄同治即位，醇亲王因身份特殊，不再直接管神机营，则由其儿女亲家“僧王”僧格林沁的儿子伯彦纳谟诂统带。
“僧王”出自蒙古博尔济吉特氏，即孝庄皇太后一族，为号称满蒙一家的清王朝第一至戚。在晚清历史上有独特作用的荣禄，也就是从帮助醇亲王经管神机营的副手而起家的。于此都可见神机营身份的尊贵和地位的重要。
同治四年奉上谕：“醇郡王奕儇等训练神机营兵三万余人，操演渐著成效，绿营亦就整肃。令仍隶醇郡王节制，督操阅兵大臣，一并阅看。”这时太平天国虽己覆灭，但另一支农民起义军一捻军与太平军残部会合，分成东捻、西捻两部，活跃在陕西、河南、山东一带。清军著名将领僧格林沁全军覆投，湘、淮等军也有的被击溃。后来曾国藩、李鸿章、左宗棠等湘、淮军统帅设下“画河圈地”的办法后，以赖文光、任化邦为首的东捻军，在苏北、山东地区遭到失败。但在同治七年以张宗禹为首的西捻军从陕北渡河而东，由晋南、豫北地区北上至保定、天律一带地区，直接威胁北京。
清廷惊慌失措，正月京师戒严，命恭亲王奕䜣会同管理神机营王大臣办理巡防事宜。闰四月诏授都兴阿为钦差大臣，急速来京管理神机营事务，统辖寿春、张灌，宋庆、陈国瑞四军率神机营兵出镇琢州。一时李鸿章、左宗棠所率湘、淮各军云集直隶。六月，西捻军张宗禹被包围于黄河、运河之间，张宗禹等西捻军领导人死难，捻军抗清斗争失败，京师宣告解严。此役神机营兵虽曾出队但未接仗。
此后神机营也和八旗军一样，训练日渐松弛，纪律涣散。到光绪二十六年八国联军之役全军溃散，建制遂亦取消。
但是自神机营建立后，八旗官员竞相投效，机构日益臃肿，各种职官540余人，竟比兵部还多了300余人。官兵渐染八旗腐化的积习。同治七年（1868年），西捻军一度逼近京畿地区，慈禧太后欲遣神机营御敌。一日神机营会操，遣内侍前往观察。还报说：罢操后，诸兵各手拿一鸟笼，已游荡于茶馆店铺中。
民间谣谚，有“见贼要跑，雇替要早，进营要少”，讽刺他们临阵奔逃，出操则预雇替身，平日很少到营出操。太后听说震怒，令奕譞前往检阅操练。奕譞受命大阅，只见士弱马疲，步伐错乱。有一兵丁竟从马上跌落，摔断了腿骨。经查问，回答说：“我是打磨厂卖臭豆腐的，哪能骑马？”
光绪年间，神机营纪律更加松懈，而且鸦片泛滥。神机营在顺治门外校场口训练，会操前各兵丁已将附近各胡同口用帐幔遮掩。兵丁每操练一回合，即纷纷步入帐幔。有好事者绕道窥视，只见“满地排列鸦片烟具，各兵丁拼命呼吸，候令再出”。督操王大臣走后，便呼啸而去。这些用洋枪洋炮装备的八旗“精锐”，实际是一群无力作战的烟鬼。在吴沃尧《二十年目睹之怪现状》第二十七回《管神机营王爷撤差》，对这事也有生动的描写。
神机营机器局
北京最早的近代军火工业。光绪六年末（1881年）恭亲王奕欣奏准选派神机营官兵30名，赴天津机器局“学习外洋炸炮等项及各种军火机器”。天津机器局的创办者李鸿章即怂恿主持神机营的醇亲王奕譞在京设局，“以开风气而便取携”。奕譞因而奏准于京西三家店创设北京神机营机器局，委托李鸿章派员从欧洲代购新机器。
为建洋式双层厂房耗银20万两，购机器又投资100万两。于光绪十年（1884年）建成投产。生产来福炮、机关枪、水雷、炮弹、子弹等。光绪十六年（1890年）十月二十八日下午2时，因不慎失火，虽消防单位及时赶到，亦迟至夜间方将大火扑灭，烧毁部分厂房，损失机器产品等达数十万两，幸其军械军火库没被波及，否则，后果不堪设想。经此大火后，该局草草结束。
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