Вторая половина XIX в. — период подъема различных отраслей науки, так или иначе касающихся военной техники. В области металлургии к середине XIX в. наметился переход от чисто эмпирического поиска наилучших способов термической и механической обработки к научному исследованию. В России наиболее удачный способ заводского производства литой тигельной стали предложил инженер П.М. Обухов. Его сталь, полученная в 1851 г., обладала такими важными качествами, как упругость и вязкость. В 1853 г. Обухову удалось получить сравнительно тонкую стальную пластину, которую не пробивали ружейные пули, в то время как изготавливавшиеся в Златоусте панцирные кирасы пробивались ими даже при вдвое большей толщине. В 1857 г. Обухов получает привилегию на производство тигельной стали в крупных отливках. Интересно, что стальные пушки Обухова получили золотую медаль на той же Лондонской выставке 1862 г., на которой была представлена «бессемеровская» сталь. К этому времени появляется сложнолегированная сталь Роберта Мюшета — лучшая на тот момент инструментальная сталь, без которой машинное производство трудно представить. Исследования в области сталей, легированных добавлением различных элементов для получения желаемой структуры и свойств, обеспечили прогресс во многих отраслях.
В 1883 г. в Великобритании Роберт Абот Гатфильд получил марганцевистую сталь, отличающуюся высокой износостойкостью, что позволило изготавливать из нее детали, которые в процессе эксплуатации постоянно подвергаются сильному износу и обычно быстро выходят из строя по причине истирания.
Объединение науки и производства становится насущной необходимостью. Еще в 1835 г. русский военный инженер П.П. Аносов применил микроскоп для изучения структуры стали, положив начало современной металлографии. Ключевое значение для прогресса металлургии имели открытие русским инженером Д.К. Черновым критических точек термической обработки стали и ее фазовых превращений в твердом состоянии (работы, опубликованные в 1868 и 1878 годах), исследования Черонова термомеханической обработки стали, интенсификации металлургии. В постановку производства стали на научную основу большой вклад внесли Н.В. Калакуцкий, А.С. Лавров. Эти достижения немедленно были использованы в производстве артиллерии, брони, железнодорожных колес, бандажей и т. д. Характерно, что в программу курса металлургии, которую с 1889 г. читал Д.К. Чернов в Михайловской артиллерийской академии, были включены вопросы изготовления орудий, снарядов и броневых плит.
Развитие броневого дела в XIX в. было связано прежде всего с потребностями флота и — в несколько меньшей степени — долговременной фортификации. Военно-морской флот в этот период в первую очередь воплощал в себе все новейшие и передовые технические решения, многие из которых потом так или иначе будут использованы в наземной бронетехнике. Это касается и «состязания брони и снаряда». Поэтому краткий экскурс в историю бронирования кораблей полезен для нашей темы.
Хотя идея бронирования кораблей высказывалась задолго до XIX в., только он смог подвести под нее прочную «технологическую» базу. Да и сама потребность в броневой защите стала более чем насущной, так что вторую половину XIX — начало XX в. можно назвать эпохой броненосцев. Использование в артиллерии разрывных снарядов (гранат и бомб) уже в 1840-е годы породило ряд экспериментов в Великобритании, Франции, Голландии и Италии по защите кораблей железными листами. Применение паровой машины допускало соответствующее увеличение массы корабля. В ходе Крымской войны в октябре 1855 г. три защищенные железными листами французские плавучие батареи — «Лав», «Тонат» и «Девастисьон» — способствовали захвату англо-французскими войсками крепости Кинбурн, обстреляв с близкого расстояния ее батареи и не получив за несколько часов боя ни одной пробоины от ядер русских орудий.
Франция первой приступила к планомерной постройке броненосного флота — в 1858 г. заложены первые три фрегата с железной броней. В 1859 г. появился «панцирный» броненосец «Глуар», перестроенный из деревянного парового линейного корабля.