神机营是明代京城禁卫军中三大营（另两营是五军营及三千营）之一，是军队中专门掌管火器的特殊部队。
永乐八年（1410年）征交趾（今越南）时，朱棣得神机枪炮法，特置神机营肄习。明成祖在亲征漠北之战中，提出了“神机铳居前，马队居后”的作战原则，神机营配合步兵、骑兵作战，火器的应用更趋专业化。
神机营担负着“内卫京师，外备征战”的重任，主管操练火器及随驾护卫马队官兵，是朝廷直接指挥的战略机动部队。装备有火枪、火铳等，后期又添置火绳枪。这种独立枪炮部队建制在当时中国乃至世界各国都处于领先地位，比欧洲最早成为建制的西班牙火枪兵（创建于1510 年），要早一个世纪。
戚家军除去自身拥有极高的素质外，还配有先进的装备，如有后膛的神威将军炮、佛郎机炮、大口径的加农炮发熕、鸟铳、倭刀和铁甲等。其装备绝对堪称世界前列，要知道在三十年之后，日本最强悍的萨摩兵团，全军有两万只火枪，却只有两门轻炮，江户时代才开始有大型的火炮出现。而戚家军作为一支地方军队，其火器的先进程度甚至直逼京都神机营。最了不起的是，许多兵器都是戚继光和属下自己研发的。
经过严格的训练，戚家军俨然成为了一支严守军纪，更熟练手中兵器，能征善战的英勇队伍，被誉为“威武之师”、“文明之师”和“胜利之师”。在中国历史上，曾有过无数支精锐的军队，比如汉代的虎贲军、三国时魏国的虎豹骑、唐代的玄甲军等等，其战斗力之强罕有匹敌。但纵观古今，能名闻天下，且以将领的名字命名的军队只有两支：一个是岳飞的岳家军，另一个就是戚继光的戚家军。
自成军起，戚家军历经大小数百战，未尝败绩。比较有名的大战有：嘉靖四十年（1561年）台州之役，经新河、花街、上峰岭、藤岭、长沙等战斗，十三战十三捷，斩杀真倭三千余，烧杀溺毙无算；福建之役，总兵力六千，经横屿、牛田、林墩三战，斩真倭五千余级。其中的横屿之战是一场精彩的步炮协同作战，先以火炮击沉倭寇战船并轰击倭寇大营，再以突击队强行登陆突破倭寇本阵，斩杀倭寇头领。嘉靖四十二年（1563年）平海卫、仙游、王仓坪、蔡丕岭四战，共斩杀真倭两万余。历经十年，倭寇之患终被扫平。另于广东剿灭勾结倭寇的海盗吴平，击败吴平手下的海盗三万余人，吴平因此逃亡海上。
隆庆元年（1567年），给事中吴时来以蓟门多警，请召大猷、继光专训边卒。部议独用继光，乃召之。戚继光及其老部下三千人调往京师，督阵蓟辽，戚家军火枪队易步为骑，成为中国第一支火枪骑兵队。隆庆二年（1568年）五月，明廷特召戚继光总理蓟州、昌平、保定三镇练兵事，总兵官以下悉受节制。后又任命为总兵官，兼镇守蓟州、永平、山海诸处，并督帅十二路军戎事。就在此年，蒙古朵颜部酋长董狐狸率领铁骑三万入寇。戚继光以车营抵挡，自己则带领八千铳骑冲入敌营内部，突袭董狐狸牙帐，大破朵颜三万铁骑，其侄子长昂被俘，董狐狸仅以身免。最终董狐狸被逼无奈，扣关请罪。戚继光因屡立战功，万历二年（1574年）升为左都督。万历三年（1575年），长秃帅兀良哈铁骑五万入寇，戚继光又率火枪骑兵队出塞包抄，一口气打垮五万蒙古骑兵，活捉长秃。在万历七年（1579年），戚继光加太子太保，录功加少保，为当国大臣高拱、张居正等倚重。