明朝建國之後為了強化中央集權，對中央軍政機構做了重大調整。當初，朱元璋建統軍元帥府，不久改為大都督府，統領全國衛所軍。洪武十三年（1380），分大都督府為中、左、右、前、後五軍都督，全國衛所遂分隸於五軍都督府。每府設左、右都督，正一品；都督同知，從一品；都督僉事，正二品。掾屬有經歷司經歷從五品；都事從七品。都督府為最高軍事機構，掌軍旅之事，各領其在京衛所及在外都司衛所，以達於兵部。

都督府相配合的軍事機關是兵部，設兵部尚書一人，正二品；左右侍郎一人，正三品。掾屬有司務廳、司務二人，從九品。武選、職方、車駕、武庫四清吏司，各郎中一人，正五品，員外郎一人，從五品，主事二人，正六品。兵部尚書主持兵部工作，侍郎輔佐。武選清吏司分掌武官升調、襲替、優給、誥敕、功賞之事。職方清吏司分掌輿圖、軍制、城隍、鎮戍、營操、武舉、巡邏關津、征討之事。車駕清吏司分掌鹵薄、儀仗、侍衛驛傳、廄牧之事。武庫清吏司分掌戎器、符勘、尺籍、武學、薪隸之事。洪武元年（1368）設置兵部時，它是中書省六個部的一個部，洪武十三年中書省及丞相制度被廢除，兵部與其它五部一起升格，直屬皇帝統制。

地方上改行中書省為承宣布政使司，廢除行省制度，改由承宣布政使司（簡稱布政司）、提刑按察使司（簡稱按察司），都指揮使司（簡稱都司），分掌一省行政、司法、軍事，並稱「三司」。三司互不統屬，各對中央負責。都司負責管理所轄區域內衛所，以及與軍事有關的各項事務，是地方平時最高軍事領導機構。各省都司之外，在邊防要地則單設都司，實行軍民合一的統治，如遼寧都司，治定遼中衛（今遼寧遼陽）；大寧都司，治定大寧衛（今內蒙古寧城），萬全都司，治定宣府衛（今河北宣化）。還在邊境海疆的北平、山西、福建等地設置行都指揮使司，在中都設置留守司，以補都司之不及。

都指揮使司設都指揮使一人，正二品；都指揮同知二人，從二品；都指揮僉事四人，正三品。經歷司經歷，正六品，都事，正七品；斷事司斷事，正六品，副斷事，正七品，以上二屬司各有吏目一人；司獄司司獄，從九品。經歷司、斷事司、司獄司三個職能機構分別負責處理來往公文及刑獄之事。地方若有重大軍務，須三司合議，並列署名向朝廷彙報。此外還有倉庫、草場大使、副使等掾屬。都司內部的分工大體是，都指揮史及同知、僉事，以其中一人統領司事，稱為掌印；一人負責練兵，一人負責屯田，稱為僉書；有的則分管巡捕、軍器、漕運、京操、備御等事務。經歷、都事則典掌文書，斷事處理軍隊刑獄。遇有戰爭，朝廷臨時派將，並非都司指揮作戰。

都司之下，連郡者設衛，要害地系一郡設千戶所。衛設指揮使一人，正三品，指揮同知二人，從三品；屬員有指揮僉事四人，正四品；鎮撫司鎮撫二人，從五品，經歷司經歷，從七品，知事，正八品，吏目，從九品，倉大使、副使各一人。各衛統領本衛及屬所的軍政，指揮使、指揮同知，指揮僉事的職掌分工，類似於都司。凡指揮使、同知、僉事負責管理衛事者，稱為掌印、僉書。掌印主管全衛軍士的調撥、增補、選拔以及軍旅防禦之事；僉書分理屯田、營操、驗軍、巡捕、漕運、備御等事；出征時，各衛率領共屬所聽從朝廷所派將領的調度。

每衛大抵5600人，下轄五個千戶所，每千戶統兵1120人，設千戶一人，正五品，副千戶二人，從五品，千戶、副千戶分管軍務，一人掌印、一人僉書。鎮撫二人（鎮撫是專管軍紀的官員，百戶缺員時可代百戶行使職權），從六品。掾屬有吏目一人。下轄十個百戶所，每百戶統兵112人，分為兩個總旗。每總旗統兵56人。又分為五小旗，小旗管轄10名士兵。

所有的軍政，由衛下達於千戶所，千戶督百戶，百戶下達總旗、小旗，大小聯比以成軍。洪武二十六年（1393），定全國都司、衛所，共設都司17個、行都司3個、留守司1個、內外衛329個、守御千戶所65個。兵額最多時達270餘萬人。

總兵是由中央派出的，官爵較高，職權較專。如宣府鎮，永樂時總兵官的職掌為：「整飭兵備，申嚴號令，練撫士卒，振作軍威。務要衣甲整齊，器械鋒利。城堡墩台坍塌以時修治堅完，官軍騎*馬匹責令飼養膘壯。仍督屯田糧草，並一應錢糧不許侵欺。遇有賊寇，相機戰守」。這就是說練兵作戰，籌餉由總兵負責。正統以後，明朝由盛轉衰，內憂外患加重。在這種情況下長城防線時時處於戒備狀態，被朝廷派遣來的總兵官漸漸變成總領一方軍事的固定官職，都指揮使是地方性軍事長官，漸漸就成為總兵的下屬了。這時期的總兵官被稱為鎮守。鎮守以下，獨守一路的稱為分守。防守一城一堡的稱為守備，與主將同守一城者為協守，總兵又分正、副。下設參將、游擊將軍等。除此以外又有提督、提調、巡視、備御、領班等名。如鎮守薊州總兵官一人，舊設。隆慶二年改為總理練兵事務兼鎮守，駐三屯營，協守副總兵三人，統領南兵游擊將軍三人，領班游擊將軍七人，坐管官八人，守備八人，把總一人，提調官二十六人。

明初地方最高軍事長官為都指揮，一變而為總兵官，再變而為巡撫，三變而為總督，最後變為督師。這種轉變基本是沿著兩個方向進行的：一是將平時體制轉變為平戰結合的體制，二是文官參與軍隊的管理，加強對軍隊的控制。

總兵變成鎮守地方的軍隊統帥後，再有戰事時，朝廷又派中央大臣到地方巡撫，事畢復命。久之，巡撫也成為固定的官職，長駐地方。巡撫多以都御史或副僉都御史充任，其基本職能是監察地方，考核官吏，督理稅糧，撫安百姓，控扼險要，固守城池等。以後偏重於軍事，整飭邊備，提督關隘，贊理軍務者越來越多。

如成化八年（1472）巡撫餘子俊於榆林鎮督修長城1770餘里。

弘治十年（1497）在長城防線設置延綏、甘肅、寧夏三邊總制（總督），並明確詔令總督文武，自總兵、巡撫而下皆聽節制。總督具有了廣泛的綜合權力，出則為一方軍政之首，入則為朝廷顯官，巡撫、總兵，地方之司俱聽節制，舉凡行政、軍政、司法、監察之權，無不過問。明末，為阻後金軍入關，朝廷又將兵部尚書外出經略，後來又派大學士出來督師，權力又在總督之上。

明朝規定巡撫兼軍務者加提督軍務，有總兵地方加贊理、管糧餉者加總督兼理等名義。各地巡撫實際上已經掌握一方的民事和軍務大權，總兵官、都、布、政三司使都時為巡撫的下屬，聽其指揮。後來長城防線局勢日趨緊張，戰爭此起彼伏。當時修築長城，或調兵遣將多涉及幾個鎮，為調節、轄制各鎮，以利統一作戰，朝廷又添設總督軍務或總制或總理，派重臣出任，有的成了長設之官。

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