Vào cuối thế kỷ 19 súng Gatling và các loại súng có cơ chế hoạt động bằng máy móc như Nordenfelt đã được yêu cầu chế tạo có thể sử dụng nhiều kích thước của nhiều loại đạn khác nhau như loại nửa inch hay một inch. Việc chúng có nhiều nòng cho phép giảm thiểu tối đa việc bị quá nóng, và khi đó chúng trở nên khá nặng nên đôi khi còn gọi là súng máy hạng nặng.

Khi Hiram Maxim thiết kế khẩu súng máy sử dụng kiểu nạp đạn bằng lực giật chỉ có một nòng của mình thì mẫu đầu tiên được thiết kế có trọng lượng khoảng 26 lb (11,8 kg) và bắn loại đạn súng trường .45-inch từ nòng dài 24 inch. Và trong bức ảnh nổi tiếng của Maxim, loại súng này đã được giảm trọng lượng xuống còn 15 pound (6,8 kg) có thể mang bởi một tay cùng với bệ chống ba chân của nó. Nó khá giống với các mẫu MMG ngày nay (tính đến 2005), nhưng nó không thể bắn liên tiếp trong thời gian dài. Vì thế ông đã tạo ra một hệ thống làm mát bằng nước bọc ngoài để nó có thể hoạt động trong thời gian dài mà không bị quá nóng. Điều này làm tăng trọng lượng của súng lên đáng kể như bù lại nó có thể sử dụng các loại đạn mạnh hơn.

Có hai loại HMG cơ bản loại có khả năng bắn liên tiếp và dày đặc, loại còn lại bắn loại đạn lớn dùng để công phá, được hỗ trợ bằng hệ thống tản nhiệt bằng chất lỏng của Maxim. Nhanh chóng chỉ sau chưa đầy một thế kỷ đã có nhiều thiết kế khác được đưa ra sử dụng hệ thống nạp đạn tự động bằng cách trích khí, nạp đạn bằng phản lực bắn hay kết hợp cả hai (Các khẩu Colt 1895, Hotchkiss...). Và sau đó thay vì sử dụng hệ thống làm mát bằng chất lỏng nặng nề các kiểu thiết kế mới sử dụng các hình thức làm mát khác nhau như gắn nòng thay thay thế, các răng kim loại, trét thêm kem tản nhiệt, hoặc kết hợp tất cả chúng.