Головним розпорядником артилерії вважали генерального обозного, котрому в управлінні допомагала спеціальна Канцелярія генеральної артилерії. Усю сукупність «арматних служителів» можна умовно поділити на дві групи: власне урядників та служителів (штаб (гарматні осавул, писар, хорунжий, отамани), канцелярію ГА (канцеляристи, підканцеляристи, економ, префект, фельдшер, музиканти), бойовий склад (гармаші, пушкарі)) і допоміжний персонал (господарі, дозорці, шафарі, наглядачі, старости, ключники, двірники, конюші, коновали, стадники, скотарі, римарі, ковалі, слюсарі, стельмахи, фурмани, погоничі). Функціонально особовий склад артилерійських контингентів («арматні слуги») поділявся на дві головні групи: гармашів, котрі ладували гармати для пострілу, розвертали та викочували їх на вогневі позиції, доглядали гарматне начиння, фури й коней, та пушкарів, що займалися наведенням і прицілюванням, ладуванням боєприпасів (бомб, картечей), здійснювали командування артилерійськими розрахунками.
Штаб-квартирами артилерії, як правило, були гетьманські столиці. Там же розмішувалися склади, арсенали та ливарні. Найбільшими осередками гарматного лиття в Козацькій Україні були Чигирин, Короп, Полтава, Чернігів, Батурин та Глухів. Виробництво боєприпасів і пороху мало здебільшого кустарний характер. Україна традиційно належала до одного з найбільших у Європі продуцентів головних інгредієнтів пороху — поташу й селітри. Ці промисли перебували під контролем гетьманської та полкових влад, сплачуючи до скарбу податки у вигляді частки виробленої продукції. Російська влада намагалася контролювали виробництво порохової сировини, а надалі й самого пороху. Так, з 1739 р. вироблення та продаж пороху мали перебувати під контролем російського намісника в Гетьманщині; 1742 р. було закрито найбільше порохове підприємство — Шосткінський пороховий завод. Усі ці обмеження вдалося скасувати лише за правління Кирила Розумовського.
Сам артилерійський парк складався як із гармат власного виробництва, так і трофеїв, захоплених у війнах із поляками і турками. Сумарна кількість артилерії гетьманської армії наприкінці XVII — на початку XVIII ст. дорівнювала близько 400 одиниць. Конструктивно гармати поділялися на польові (картауни, фальконети) та облогові (мортири) різних калібрів. На початку 1760-х рр. з ініціативи гетьмана Розумовського було розпочато відливання перших серійних гармат за уніфікованими калібрами.
Пилявецька битва 1648 р.
Улітку 1648 р. Речі Посполитій після нищівних поразок від повстанців під Жовтими Водами та Корсунем шляхом відчайдушних зусиль вдалося відновити 30-тисячну армію, котра, однак, якісно істотно поступалася попередній. За відсутності гетьманів її очолили три виборні воєначальники — регіментарі, особисті якості яких, помножені на відсутність єдиноначалля, слабку дисципліну війська, значну частину якого складало погано кероване шляхетське ополчення, ставили під сумнів успішність подальшої кампанії. Водночас не справдилося очікуване Хмельницьким залагодження козацько-польських суперечностей мирним шляхом, що змусило гетьмана розширювати стратегічні плани, беручи до уваги кількісно значно сильнішого противника й масштабніший театр воєнних дій.
Ці фактори, на які також мали вплив істотне поширення повстанського руху, котрий повністю охопив Лівобережжя, Волинь і Поділля, загрожуючи перекинутися на західні землі, диктували Хмельницькому необхідність вироблення нової стратегії, котра дозволяла б йому виграти час для накопичення сил, впорядкування армії, додаткової зовнішньої підтримки. Після розгрому Кварцяного війська навесні 1648 р. гетьман до певного часу свідомо уникав лобових зіткнень з противником і особливо затяжних облог ключових фортець та опірних пунктів, для чого повстанці не мали достатньої артилерії й досвіду.
Стратегія літа — осені 1648 р. мала на меті використати Волинь і Поділля як район локальних сутичок, що вимотували б противника, поступово послаблюючи його й позбавляючи оперативної ініціативи. Для цього використовувалися два засоби: маневрове блокування основних комунікацій і опірних пунктів противника й стимулювання тут повстанського руху. У першому випадку стримування й вимотування ворога провадилося бойовими групами власне козацького війська, котрі мали правильну організацію, озброєння й досвід, у другому — повстанськими «купами» й стихійно створеними полками, що нападали на ворожі під’їзди, знищували переправи, продовольство, одночасно виконуючи роль розвідки гетьманської ставки. Ефективність стратегії продемонстрували бої між авангардом повстанського війська М. Кривоноса й групою Я. Вишневецького на Вінниччині: 6—8 липня під Махнівкою й 15—17 липня 1648 р. під Старокостянтиновом. Не вдаючись у детальний аналіз цих боїв, зазначимо, що їх основним результатом стало заволодіння важливим стратегічним пунктом, який являв собою Старокостянтинів, блокування комунікацій противника й створення сприятливих умов для виходу й розгортання в цьому районі головних сил козацького війська.
Наприкінці літа 1648 р. Хмельницький мав у розпорядженні близько 23 тис. боєздатного війська й ще біля 30 тис. у новосформованих полках і повстанських відділах. Утім, цього разу гетьман позбувся підтримки кримського хана, який був зайнятий відбиттям нападів донських козаків. Враховуючи це, а також те, що в новосформованому війську поляки мали численну кінноту, яка знов подавала їм до рук оперативно-тактичну ініціативу, головні сили козацького війська залишили район Старокостянтинова, відійшовши до Пилявців. Тут, очікуючи зосередження своїх сил, Хмельницький розклав на узвишші правого берега річки Іква укріплений табір.
Ранком 11 вересня коронне військо в похідно-бойових порядках, поділених по фронту на три частини, вийшло на лівий берег Ікви й одразу зробило спробу оволодіти греблею. Атакування переправи було неорганізованим і досить безладним, тож полякам тільки під вечір вдалося оволодіти греблею. Водночас з’ясувалося, що лівобережна місцина, обрана регіментарями для розгортання головних сил, через нерівність і болотяність є абсолютно непридатною для побудови табору, який мав слугувати тактичною базою майбутньої битви. Таким чином, перевагу польської кінноти було підважено, а після підходу 12 вересня до козацького табору 20-тисячної Буджацької орди взагалі зведено нанівець. Зміна співвідношення сил давала можливість Хмельницькому контратакувати противника. Ранком 13 вересня на греблю, на якій поляки міняли бойову охорону, вдарила козацька піхота, а татари охопили тил і фланги. У таборі зчинилася паніка, хоругви шляхетського ополчення розірвали ланцюг возів і почали тікати. Відсутність єдиного командування й суперечливі чутки про прибуття на допомогу Хмельницькому татар довершили безлад, у результаті чого коронна армія була повністю розгромлена.
Битва стала найгучнішою й напринизливішою поразкою коронної армії чи не за всю історію Козацької революції. До рук переможців потрапили фантастично багаті трофеї, вартість яких, на думку сучасників дорівнювала щонайменше трьом річним бюджетам країни. Польща вчергове втратила армію, а перед Хмельницьким відкривався шлях на захід.
Конотопська битва 1659 р.
Після смерті Богдана Хмельницького молода козацька держава вже мала вкрай складні стосунки з Московією через її небажання продовжувати війну з Польщею й спроби втручання у внутрішньоукраїнські справи. Новий очільник України, Іван Виговський, спирався на частину козацької старшини й української шляхти, яка прагнула побудувати в Україні аналог Речі Посполитої, базований на правах і привілеях козацького стану. Політичні симпатії нового гетьмана аж ніяк не ґрунтувалися на полоно— або москвофільских засадах, а виходили передусім із пріоритету власне українських інтересів. У цих умовах Виговський вдався до апробованої ще його вчителем Хмельницьким політики спирання на підтримку Кримського ханства та пошуку порозуміння з Польщею. Фірмовий стиль козацької дипломатії — одночасно співпрацювати з Москвою і Варшавою, щоб насправді не належати ані Москві, ані Варшаві, — на певний час спрацьовував, але у підсумку все одно призвів до початку українсько-московського воєнного протистояння.
Виговський розпочав переговори з Бахчисараєм і Стамбулом взимку 1659 р., коли в Україну вступила російська армія князя О. Трубецького (до 50 000 чол.), що мала приструнити «изменившего гетмана», а заразом нагадати козакам, хто в самодержавному царстві справжній господар. Окрім цього війська, яке сунуло на Україну з півночі, вистачало проблем і на внутрішньому фронті — проти гетьмана виступили запорожці, частина південних полків, яких підтримували російські залоги, розкидані між Києвом та Ніжином. Кампанія 1659 р. почалася з того, що росіяни міцно загрузли в облозі ключового пункту українсько-московського прикордоння — Конотопської фортеці, яку обороняв чотиритисячний козацький гарнізон на чолі з ніжинським полковником Г. Гуляницьким. Гетьман квапився зі збором сил (загалом близько 70 000 чол.), щоб надати обложеним допомогу, але зробити це максимально швидко не виходило — козацькі полки мобілізувалися повільно, до того ж треба було чекати на підхід татарського війська. Зрештою на початку червня 1659 р. армії наблизилися одна до одної в очікуванні вирішальної проби сил.
Глобальною помилкою російського командування був брак хорошої розвідки. Князь Трубецькой узагалі сподівався, що заколот можна буде розігнати батогами, особливо не витрачаючи часу й зусиль на масштабні бойові дії. До останнього моменту московська ставка навіть не знала про прихід на допомогу гетьману кримської орди (близько 35 000—40 000 чол.). Таким чином, з’ясувати усю серйозність і загрозу свого становища московському воєначальнику довелося вже на бойовищі.
Власне, погана розвідка і стала зав’язкою самої Конотопської битви. Очікуючи на підхід Виговського, Трубецькой вирядив зі своєї армії п’ятнадцятитисячний відділ на чолі з воєводами Г. Ромодановським, С. Пожарським і С. Львовим. За кілька кілометрів на південний захід від обложеної фортеці цей відділ натрапив на козацькі передові загони, які після нетривалої сутички відступили. Росіяни сприйняли це як слабкість і неготовність до зустрічі з супротивником. Насправді ж це був лише пролог до прийдешньої битви.
Вранці 28 червня 1659 р. росіяни форсували невелику багнисту річку Куколку й вдруге атакували козацькі позиції. Попереду загону Ромодановського рухалися підрозділи царської гвардії — московські дворяни та жильці — в розкішному вбранні, обладунках, на дорогих конях. Цвіт російського війська поводився досить чванливо — складається враження, що загін виїхав не так на битву, як на полювання, в успішності якого мисливець не мав жодних сумнівів. Тим часом на Ромодановського чекав неприємний сюрприз: козацько-татарське військо розподілилося на дві частини, які обійшли російський загін, втягнений у битву, взявши його в кільце. Бій за переправу, який московські воєводи сприйняли як сутичку з головними силами ворога, був лише приманкою. Переслідуючи козацькі полки, що розпочали удаваний відступ, росіяни потрапили в пастку. Розпочався панічний відступ, що швидко перетворився на безладну втечу, вціліти в якій вдалося небагатьом: із п’яти воєвод армії Трубецького в полон потрапили двоє, а загальні втрати росіян у битві становили майже п’ять тисяч осіб.
Якщо добирати до Конотопської битви якісь однопорядкові історичні аналогії, то для порівняння годяться такі гучні поразки росіян, як Орша 1514 р. або втрата Смоленська 1634 р. Приголомшливий ефект, який вона справила на російське суспільство, цілком зрозумілий: на бойовищі загинуло кілька тисяч нащадків старовинних князівських і дворянських родів — справжні вершки московського війська та двору. Для молодої козацької держави битва під Конотопом стала першим масштабним зіткненням із грізною армією колишнього союзника і протектора — Московської держави.
