在勒班託海戰中，威尼斯炮艦用不算猛烈的炮火，展示了火炮上艦的威力，衝角撞擊戰術隨之沒落。爾後出現的克拉克帆船和蓋倫帆船，不僅幫助人類駛向遠洋，也主導了一場場“火炮做先鋒，步兵唱主角”的激烈海戰。
隨着造船技術的迅速發展，大噸位的風帆戰列艦逐步成爲各國爭奪海上霸權的核心力量。與此同時，舷側炮成爲風帆戰艦的主流設計，火炮的射程越來越遠，爆破彈更是讓木質戰艦變得不堪一擊。隨着人類對艦載火炮的認識和戰術運用的成熟，一場場靠遠程炮戰和艦載火力密度決定勝負的大海戰逐漸拉開帷幕。
火炮上艦初期，射程近、體積大、口徑小，威力有限。同時，火炮大多安裝在狹窄的艦艏、艦艉或者艦體中部，這使火炮數量受到限制。因此，火炮在海戰中尚不能成爲主導力量。接舷戰和撞擊戰依然是當時歐洲海軍的主要戰術。
16世紀初，爲了便於商船裝載貨物，法國人德·夏爾日在船舷上開設了舷窗。英國人迅速把這一開創性設計用於戰艦，在艦體側面設置了炮孔，把大炮放到了船艙中。這不僅增加了艦載火炮的數量，而且火炮安裝在艦船重心以下，艦船的穩定性顯著提高，這爲大規模海上炮戰創造了條件。
1588年夏天，爲了打擊搶劫西班牙商船的英國海盜，西班牙發動了對英國的遠征。爲了打贏這場關乎國運的戰爭，西班牙組成了“無敵艦隊”，雙方在英吉利海峽展開了激戰。西班牙艦隊仍然指望靠近英國戰船進行接舷戰。但英國戰艦總是與西班牙戰艦保持一定距離，用舷側炮遠程炮擊，根本不給西班牙步兵登艦的機會。此戰，英國獲得壓倒性勝利，打破了西班牙不可戰勝的神話，使英國開始奪得大西洋上的制海權，成爲新興海上霸主。
英西大海戰，是帆船時代早期以遠距離炮擊取勝的經典戰例，標誌着遠距離炮戰已取代接舷戰和撞擊戰。此後，火炮成爲海戰的主角，艦載火炮的數量和火炮攻擊的戰術成爲制勝關鍵。1677年瑞典與丹麥進行的克耶灣戰役中，雙方艦載火炮超過3000餘門。1690年，英荷聯合反對法國的伊斯特本戰役中，法國艦隊的火炮總數爲4600餘門，英荷聯合艦隊的火炮總數爲3800餘門。而到了1692年的塞納灣戰役時，雙方投入的艦載火炮總數令人瞠目結舌，法國艦隊爲6700餘門，英荷聯合艦隊爲3200餘門。世界各大洋開始在“戰爭之神”的怒吼中顫抖。
16世紀，爲了提升帆船的遠洋航行能力，適應海上炮戰的需要，英國國王亨利八世大力推動造船技術的革新。1520年，他們建造了世界第一艘用於炮戰的風帆戰艦“瑪麗羅茲”號。它取消了木槳，安放了大量舷側炮，艦載火力成倍提高。此後，他們又改進船型，將戰船的船樓變低，提高炮窗位置。改進後的戰艦穩定性好，機動靈活，使風帆戰艦逐步成熟。
17世紀，風帆戰艦不斷追求更大的噸位和更多的艦載火炮數量。1637年，英國建造了世界上第一艘三層甲板風帆戰列艦——“海上君主”號，排水量達1522噸，裝備了100多門銅製火炮。
18世紀，風帆戰艦進一步改進。1700年，舵柄用纜繩與裝在後甲板上的舵輪連接起來，顯著提高了帆船的機動性。戰艦的水下部分開始使用銅護殼，可防止海洋生物附着，並能延緩船底腐蝕。風帆也得到改造，增加了艦艏縱向三角帆和桅杆之間的支索帆。橫帆因增加了翼帆提高了驅動力。那時，大型風帆戰艦最多可掛36面帆，航速可達10節。
裝載大量火炮的風帆戰艦推動了戰術革新。槳船時代的橫隊戰術逐步被拋棄，線式戰術受到各國海軍的青睞。該戰術要求戰艦首尾相接，集中一側的火炮向敵方炮擊，最大限度發揮舷側炮的威力。在這個戰術的影響下，裝載大量遠程火炮，艦體厚實的大型風帆戰艦成爲炮戰的主力，較小的戰艦隻能擔任巡邏和偵察等任務。由於大型風帆戰艦排成一列作戰，因此稱爲戰列艦。
爲便於海戰組織，英國率先對戰列艦進行分類，艦載火炮的數量成爲劃分不同艦種的標準。18世紀50年代，50門炮成爲戰列艦的最低火力標準，到18世紀80年代，64 門炮就是最小的戰列艦了。1805年以後，74 門炮是最小的戰列艦。到了1830年，80 門大口徑火炮構成艦隊的基礎。
火炮剛上艦時，裝備的是實心彈。炮彈最初用石頭製成，後來改爲金屬彈。但無論哪種材質，威力都比較有限，大多隻能在木質艦體上鑽個窟窿，或者通過打斷桅杆、撞斷帆索等方式讓風帆戰艦失去機動性。不過，當法國人帕克漢斯發明可以爆炸的爆破彈之後，木質風帆戰艦便迅速走向衰亡。
和實心炮彈相比，爆破彈的殺傷力成幾何級數增加。它不僅能夠輕易撞破船體，而且炮彈爆炸產生的衝擊波、彈片以及炸碎的各種船體構件都會對船員以及搭載的步兵造成巨大殺傷，同時爆炸帶來的烈火更是讓木質帆船不堪一擊。錫諾普海戰中，爆破彈便大顯神威，成爲風帆戰艦最後的絕唱。
1853年7月，俄國入侵奧斯曼土耳其，拉開了克里木戰爭的序幕。11月30日，土耳其海軍與佔據裝備優勢的俄海軍在黑海的錫諾普錨地展開激戰。此次海戰中，俄羅斯首先以懸掛英國國旗的方式接近土耳其艦隊，被發現后土軍率先開火，但面對俄海軍的優勢兵力和猛烈攻擊，土耳其迅速敗退，損失慘重。
具有歷史意義的是，在此次海戰中，俄艦隊裝備的艦炮中有70多門發射爆破彈。這是爆破彈第一次登上海戰舞臺，儘管引信、可靠性、精準度等還未成熟，但猛烈爆炸的爆破彈依然給土艦隊的木質風帆戰艦以及海岸炮臺帶來滅頂之災。一發爆破彈就可以使中彈部位附近的船體分崩離析。爆破彈的使用，讓俄軍掌握了不對稱的火力優勢，爲最終取勝提供了有力支持。
錫諾普海戰，是木質風帆戰艦參加的最後一次大規模海戰。此後，隨着工業革命的蓬勃發展，以蒸汽機和螺旋槳爲標誌的新動力系統取代了風帆動力;以爆破彈和線膛炮爲標誌的新火炮系統開始大規模使用;鋼鐵取代木材，成爲艦體新材料。
