当时的水军称为‘楼船士’，西汉武帝时期，其规模已经发展到与车骑步并列的程度，有发动20余万进攻南越的记载，战船之多自不待言。

战船分工也较先秦更细致，大至楼船，小至艇，多达 8种，其中的蒙冲和斗舰因著名的赤壁之战而脍炙人口。伴随分工细化而来的是对每种功能的挖掘。以楼船为例，船楼已从其前身大翼的 2层增为 3层，进一步提高了攻击力和侦察力。再以斗舰为例，特点是船壳用多重木板加固以利冲撞，且四面竖立着防御矢石的挡板。

汉代船舶技术是中国乃至世界古代史的骄傲，西汉的橹和钉，东汉的舵和中国式硬帆，都是其成果中的最辉煌者。橹变桨的前后划水为左右拨水，能够连续做有用功，推进效率大大优于桨，是现代螺旋推进器的前身。舵弥补了舵桨控制航向的笨拙，十二世纪传入欧洲后，为诞生于惊涛骇浪中的大航海时代创造了条件。钉和中国式硬帆虽称不上世界发明，但钉能使船舶更坚固，从而造得更大，而硬帆的操作灵活、航行平稳、对帆布质量的较低要求、以及升降的快捷，则使其成为世界最优秀帆种之一。

进入西晋，大型战船得到了突出发展。据记载晋灭吴时使用了一种叫做‘连舫’的多体战船，长宽各达 180米，承载2000余人，上设木城，四门皆可驰马来往。如果这还只能算浮舟而非战船，那麽时至隋代，隋将杨素灭陈时动用的‘五牙’楼船，就是无可置疑的巨舰了。‘五牙’楼船高达30米，有船楼 5层，拥有 800人的海量吞吐，四面甲板还备有 6架长达15米的新式武器―拍竿。拍竿相当于利用了杠杆原理的巨型长锤，靠下落能量砸击靠近的敌船，是中国古代战船上最大的武器。

经过魏晋南北朝乱世的积累，唐代造船技术已经相当精良，船身普遍使用铁钉钉合，石灰桐油添塞船缝，结构十分坚固和严密。此外，唐代还发明了轮桨、水密隔舱和水罗盘。轮桨的样子很像水车，安装在船舷两侧，每对为 1车，以轴相连，水手踩动轴上的踏板，轴转带动轮桨划水，是螺旋桨出现前最高效的推进方式。水密隔舱技术，则利用彼此隔绝的船舱，使漏水的舱室不至轻易危及整条船的安全，这项技术至今仍是船舶不可或缺的。

与船舶技术的成熟相比照，唐代的战船序列却颇为保守，内河战船种类比前代没有任何增加，只是出现了一种叫做海鹘的战船。这是中国第一种外海战船，据传船身前倾，两侧安有多对用于增强稳定的浮板，形态酷似俯冲的海鸟。从南宋秦世辅创制的海鹘战舰，长31米，宽 5.5米，有10橹，仅能容水手42人，战士 108人的记载推断，唐代海鹘应该只会更小。外海战船的出现显示了逐渐萌动的海防问题，而事实上，这个问题到了明代，还将格外严峻起来。

南宋战船中最具个性的是各式各样的异形船，其不拘一格的奇思妙想，使残酷的战争由然而生出些玩味。如张贵所制的无底船，船后部中间无底，加以伪装，敌军不知情下跳上，就会落水被歼。如冯湛所制之船，平底可以涉浅，战船盖可以迎敌，海船头尾可以破浪。又如马定远的‘马船’，女墙轮桨都可以拆卸，既可运输又可作战。