Từ thế kỷ 16 đã xuất hiện những mẫu súng liên thanh đầu tiên, trong đó có một số mẫu do Leonardo da Vinci thiết kế. Ban đầu chúng gồm nhiều nòng súng được ghép song song với nhau. Đến cuối thế kỷ 16 nó nhanh chóng rơi vào quên lãng do quá cồng kềnh và tốn nhiều thời gian nạp đạn.

Năm 1850, súng máy có một nòng duy nhất mà phía trước là một cơ cấu quay maniven [1] đẩy một viên đạn và bắn; hoặc là một loạt nòng được lắp đạn và bắn nòng nọ sau nòng kia liên tiếp rất nhanh.

Nhờ sự xuất hiện của đạn có vỏ kim loại sản xuất hàng loạt đã tạo điều kiện cho việc chế tạo súng máy. Năm 1862 xuất hiện mẫu súng máy đầu tiên và cũng là mẫu phổ biến nhất do Richard Jordan Gatling (1818-1903), người Mỹ, sáng chế. Đây là dạng súng nòng quay có thể đạt nhịp bắn 260 phát một phút với 6 hoặc 8 nòng súng và tay quay đi kèm. (Nguyên lý của loại súng này hiện đang được sử dụng ở loại pháo M61 Vulcan có một động cơ điện cho phép bắn tới 6000 viên trái phá 20 mm trong một phút). Song do mới ra đời, súng máy Gatling vẫn còn nhiều hạn chế như vẫn phải tiến hành các thao tác cơ bản khi sử dụng như nạp đạn, lên cò bấm,... nên súng máy Gatling cũng không được sản xuất đại trà sau năm 1866.

Khẩu súng máy tự động thật sự đầu tiên do một người tên Hiram Stevens Maxim thiết kế vào năm 1884. Khẩu súng của ông Maxim vận hành nhờ lực giật sinh ra sau mỗi phát bắn. Súng được người Anh sử dụng lần đầu tại cuộc Chiến tranh Nam Phi giữa người Anh và người Boer trong khoảng thời gian từ năm 1899-1902.

Năm 1892 John Browning, người Mỹ, đã sáng chế ra súng máy hoạt động nhờ khí thuốc đầu tiên là khẩu Colt-Browning M1895 "Potato digger"

Súng máy hạng nhẹ (trung liên) bắt đầu xuất hiện từ nửa cuối thế kỉ XIX - đầu thế kỉ XX mà đi tiên phong chính là khẩu Madsen do hai kĩ sư là Julius A. Ramussen và Theodor Schobue thiết kế từ năm 1896 đến năm 1902. Sau Madsen, rất nhiều thiết kế súng máy hạng nhẹ nối tiếp nhau ra đời. Trong Thế chiến thứ I, 92% số thương vong là do súng máy gây nên.

Súng máy cỡ nòng lớn (trọng liên) lần đầu tiên xuất hiện tại Đức năm 1918. Nó là khẩu MG 18 TuF. Khẩu MG 18 TuF sử dụng cỡ đạn 13.2x99mm TuF của khẩu Mauser 1918 T-Gewehr . Sang thế chiến thứ 2, trọng liên được trang bị cho cả ba quân chủng hải, lục, không quân của nhiều nước như Hoa Kỳ và Liên Xô. Thời điểm này cũng đã xuất hiện nhiều súng máy cỡ nòng trên 15 mm trang bị trên máy bay, xe chiến đấu, hạm tàu,...

Nguyên lý giả Gatling...