19世纪末期，基于资本主义经济的迅猛增长与自然科学的显著突破，欧美发达资本主义国家迎来了第二次科技革命，以电力的广泛应用为显著标志。此次革命在材料、能源、动力、交通及信息传递等领域实现了革命性飞跃，推动人类社会由“纺织时代”迈向“钢铁时代”，再由“蒸汽时代”进入“电气时代”。

伴随第二次科技革命，众多新材料、能源、技术及发明被军事化应用，催生了新一轮军事技术变革。步枪领域，1871年德国推出的毛瑟步枪，率先采用金属弹壳枪弹的机柄式设计，1884年改进后可容纳8发子弹并实现连发。1886年，法国在子弹中引入无烟火药，显著提升了射速与射程。

机枪方面，1862年美国人加特林发明了手摇式机枪，而1883年英籍美国人马克西姆则推出了火药燃气驱动的自动机枪（重机枪），20世纪初成为欧美列强步兵的主要装备。1902年，丹麦推出了轻机枪，机枪在第一次世界大战中广泛运用，展现出巨大杀伤力。19世纪末，大炮技术显著进步，无烟火药与尾部装弹技术的应用催生了速射炮，射程与威力大增，相比普法战争时期的火炮，射程从3.8公里提升至7公里，射速从每分钟3-5发加快至5-10发。弹药方面，1885年法国采用苦味酸作为炸药，推动了黄色炸药的广泛应用，TNT的合成与应用则进一步提升了炮弹的爆炸性能与安全性，20世纪初成为各国炮弹装药的首选。为解决遮蔽阵地射击问题，俄国设计了迫击炮；为提高大炮机动性，一战期间出现了自行火炮。至一战前夕，这些创新已广泛普及。欧洲主流国家火炮配置涵盖75至77毫米口径的轻型火炮（射程6至9公里），100至150毫米口径的直射炮，以及100至220毫米口径的轻、重型榴弹炮（统称曲射炮）。此外，还出现了更大口径的攻城炮，例如德国的“大贝尔塔”大炮，其射程可达120公里，曾用于炮轰巴黎。总体而言，德国因高层军事机构对炮兵的重视，其炮兵尤其是重炮兵实力超群，且一战前仅德军装备了迫击炮，这为德军初期作战带来了优势。同时，随着堑壕战盛行，手榴弹再次受到重视，日俄战争中双方均有效使用了手榴弹，此后手榴弹在各国军队中普及。

19世纪末至20世纪初的军事技术革新中，传统兵器得到优化，同时坦克和飞机等新式武器崭露头角。英布战争期间，英国使用装甲列车保障铁路安全，但装甲汽车技术尚不成熟。一战期间，为打破阵地战僵局，英国自1915年起利用汽车、拖拉机、枪炮制造及冶金技术研制坦克。次年，英国推出两种坦克：“雄性”坦克装备两门57毫米火炮和四挺机枪，可搭载20余人；“雌性”坦克则仅装备五挺机枪。坦克研发期间，英国为保密称其为“Tank”（意为容器），此名称沿用至今。1916年9月15日，英国在索姆河会战首次部署32辆坦克，展现巨大威力。一战期间，英法两国共制造近万辆坦克。与此同时，19世纪末，俄、法、德等国成功研制飞艇这一新型空战武器，其他国家随后跟进。1911年意土战争中，意大利出动三架飞艇执行轰炸和侦察任务。飞艇存在显著缺陷，包括体积庞大、速度缓慢、易受攻击以及抗风暴能力薄弱。自1903年飞机诞生后，各国加速推进军用飞机的自主研发。至一战前夕，各国空军飞机数量分别为：俄国236架，法国156架，德国232架，奥匈65架，英国258架（含在法国的30架）。1911-1912年意土战争中，9架意大利飞机首次参战，标志着飞机正式投入实战。那时，军用飞机主要携带少量炸弹（需飞行员手动投掷），执行侦察、拍照、绘制地图及辅助炮兵瞄准等任务。1893年，法国研制出首艘以蓄电池电动机驱动的现代潜艇，随后潜艇技术不断进步，至20世纪初已具备实战能力，配备舰炮、水雷和鱼雷等武器。一战前，全球主要海军强国共拥有潜艇260余艘，战时新增640余艘。一战期间，潜艇共击沉战斗舰艇192艘，其中德国潜艇击沉的运输船总吨位超过1300万吨，潜艇的战略价值得到充分展现，并逐渐成为各国重视的军事力量。1906年，英国推出无畏舰这一巨型战列舰，其性能远超旧式战舰，包括功率、航速、火力及装甲等方面，但造价高昂，每艘达2000万美元。德国紧随其后，开始制造无畏舰，英德海军军备竞赛加剧。同时，电报、电话及无线电台的发明推动了军队通信技术的现代化。至一战前夕，无线电通信和侦察技术已在各国军队中广泛应用。综上，这场军事技术革命极大地提升了武器装备水平，预示着未来战争将演变为海陆空三维一体的全面战争。帝国主义争夺霸权是推动这场军备竞赛的根本动力。列强依据资本实力划分势力范围，但因资本主义政治经济发展的不均衡，新兴国家如德国向老牌帝国如英国发起挑战，要求按新的力量对比重新分配世界版图。老牌帝国为维持霸权，则竭力挫败这些新兴挑战者。

这种霸权争夺与维持、新兴力量与老牌势力间的较量，促使各国不断强化军力。特别是在两大军事集团对立后，同盟国与协约国在欧洲形成了高度紧张的军事对峙，大战一触即发，列强的积极扩军备战也就显得顺理成章。军备竞赛的直接表现是军费开支的激增。1883年至1908年间，欧洲大国军费开支年均增长325%；1908年至1913年间，年均增长率虽降至9.92%，但绝对值依然庞大。至战前1913年，德国军费开支已超过20亿马克，占国家总预算的50%；法国则为15亿法郎，占总预算的38%。这些庞大的军费开支最终落在各国劳动人民肩上，他们因税负剧增而承受沉重负担，而垄断资本家经营的军火工业却因此蓬勃发展，利润丰厚。在军备竞赛的推动下，各国国营与私营军火工厂迅速扩张，军火工业已成为一个组织完备、配套齐全的庞大产业部门，在国民经济中占据愈发重要的地位。德国战前就拥有近30家国营与私营军火工厂，从业工人达18万，其中私营克虏伯工厂尤为显赫。该厂的规模扩张，直观反映了德国军火工业的迅猛增长：员工数量从1873年的9000人，增至1885年的2.2万，1902年跃升至4.3万，1906年达到5.8万，至1913年更是突破8万大关。英国战前的军火工业同样规模庞大，拥有10万从业者，并呈现两大特征：一是军舰与商船制造为发展重点，二是私营军火工厂占据核心位置。此外，法国、俄国及奥匈帝国的军火工业也相当可观。军备竞赛还体现在各国军队人数的急剧增加上。战前，英美维持募兵制，而其他列强普遍推行义务兵役制，服役期满2至4年后转入预备役，预备役人员在战时能迅速投入战斗，使参战人数可达常备军的3至4倍。

欧洲列强（除英国外）主要扩充陆军。至1914年大战前夕，各国陆军及后备役人数分别为：德国80.8万与490万，俄国144万与565万，奥匈56万与300万，英国25万与120万，法国（含殖民地军队）88万与506万。列强间的军备竞赛，将欧洲变成了一个庞大的火药桶。斯大林指出：“各资产阶级国家在疯狂扩充与重整军备，目的何在？显然不是为了闲聊，而是为了战争。”为应对战争，列强纷纷制定作战计划，并开展大规模军事演习，预示着真刀真枪的世界大战已迫在眉睫。