Voi được sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau. Trong trận đánh, voi chiến thường được triển khai ở cánh quân trung tâm, nơi chúng có thể hữu ích để tấn công hoặc ngăn chặn một cuộc tấn công xung phong. Kích thước to lớn và vẻ ngoài đáng sợ của chúng khiến chúng có giá trị như kỵ binh hạng nặng.[43] Ngoài chiến trường, chúng có thể mang theo vật nặng và sử dụng như phương tiện giao thông hữu ích trước khi các phương tiện cơ giới xuất hiện khiến chúng trở nên lỗi thời.

Một con voi có thể di chuyển đạt tới khoảng 30 km/h (20 dặm/giờ) không giống như kỵ binh ngựa chúng không thể dễ dàng dừng lại bởi một ngọn giáo của bộ binh. Chúng được sử dụng như một lực lượng tấn công xung phong: những con voi đâm thẳng vào một cánh quân thù, giẫm đạp và vung ngà. Những binh lính đối phương không bị nghiền nát ít nhất bị đánh gục hoặc buộc phải quay lại. Hơn nữa, voi có thể gây khủng hoảng tinh thần cho kẻ thù[44] vốn không được huấn luyện để chiến đấu với chúng - ngay cả những binh lính La Mã rất kỷ luật, có thể khiến kẻ thù tan rã và chạy trốn. Ngựa không quen mùi voi cũng hoảng hốt dễ dàng. Nơi ẩn nấp dày đặc của voi đã cho chúng sự bảo vệ đáng kể,[Còn mơ hồ – thảo luận] trong khi chiều cao và khối lượng của voi bảo vệ người cưỡi của chúng. Một số con voi thậm chí còn được trang bị áo giáp để bảo vệ cơ thể chúng. Nhiều vị tướng ưa thích ngồi trên lưng voi để có thể dễ quan sát chiến trường.

Ngoài việc tấn công xung phong, những con voi có thể là cơ sở an toàn và ổn định cho các cung thủ bắn tên trên chiến trường, từ đó có thể dễ dàng nhìn thấy và bắn nhiều mục tiêu hơn. Việc bắn cung đã phát triển hơn nữa, và một số vị vua Khmer và Ấn Độ đã sử dụng bệ bắn nỏ khổng lồ (tương tự như ballista) bắn tên xuyên giáp dài, để giết những con voi và kỵ binh khác của kẻ thù. Vào cuối thế kỷ 16, tượng binh cũng sử dụng các loại súng cầm tay.

Voi được trang bị hơn nữa với vũ khí và áo giáp cho riêng chúng. Ở Ấn Độ và Sri Lanka, những sợi xích sắt nặng với những quả bóng thép ở cuối được buộc vào thân của những con voi chiến, chúng được huấn luyện xoáy vòng mạnh mẽ để tấn công. Các nước sử dụng tượng binh khác đã thiết kế áo giáp voi, nhằm bảo vệ cơ thể và chân voi trong khi để chiếc vòi của nó tự do tấn công kẻ thù. Kiếm Tusk đôi khi được sử dụng. Những con voi lớn hơn cũng có thể mang một tháp bảo vệ trên lưng, được gọi là kiệu voi.

Ở Viễn Đông, một số lượng lớn tượng binh được tổ chức, chỉ huy cao cấp ngồi trên kiệu hoặc ngồi trên cổ của con voi để dẫn đầu quân đội. Người cưỡi voi chịu trách nhiệm kiểm soát voi. Trong nhiều đội quân, người cưỡi voi cũng mang theo một cái đục và búa (hoặc đôi khi là vũ khí độc)[45] để cắt qua tủy sống và giết chết voi nếu con voi điên loạn.[46]

Tượng binh có điểm yếu về chiến thuật, do đó, quân đối phương thường học cách để ứng phó. Voi có xu hướng hoảng loạn: sau khi bị thương nặng hoặc khi người cưỡi của chúng bị giết, chúng sẽ chạy điên cuồng,[43] gây thương vong một cách bừa bãi khi chúng tìm cách trốn thoát. Sự hoảng loạn của chúng có thể gây ra tổn thất nặng nề cho cả hai bên. Bộ binh La Mã có kinh nghiệm thường cố gắng tấn công vòi voi, gây ra sự hoảng loạn ngay lập tức và hy vọng sẽ khiến con voi chạy ngược lại vào hàng ngũ quân của chúng. Cuộc giao tranh nhanh với những chiếc lao cũng được sử dụng để đuổi chúng đi, vì những chiếc lao và vũ khí tương tự có thể làm điên đảo một con voi. Voi thường không được bảo vệ dễ bị tấn công vào sườn, vì vậy bộ binh La Mã được trang bị một loại vũ khí tẩm lửa hoặc gai nhọn, như Triarii, thường sẽ cố gắng làm cho con voi quay sang lộ bên sườn cho bộ binh tấn công, làm cho con voi dễ bị các ngọn thương hoặc giáo đâm trúng. Môn thể thao kỵ binh tent pegging đã phát triển từ chế độ huấn luyện cho kỵ binh đến trở thành chiến thuật vô hiệu hóa hoặc đẩy lùi những con voi chiến.[47] Một phương pháp lịch sử nổi tiếng để phá vỡ các đơn vị voi là lợn chiến tranh. Các ghi chép cổ đại tin rằng "những con voi sợ hãi bởi tiếng kêu nhỏ nhất của một con lợn",[48] và yếu điểm đã được khai thác. Tại cuộc bao vây Megara trong chiến tranh Diadochi, người Megara đã đổ dầu vào một bầy heo, thả chúng để chúng chạy về phía bầy voi chiến. Những con voi hỗn loạn từ những con lợn kêu ré lên.[49]

Giá trị của voi chiến trong chiến tranh vẫn còn là một vấn đề gây tranh cãi. Theo quyển Orientalism, La Mã tập trung vào bộ binh và sự kỷ luật so với phương Đông khi họ sử dụng những con voi chiến tranh kỳ lạ và chỉ dựa vào nỗi sợ hãi để đánh bại kẻ thù.[50] Một tác giả nhận xét rằng những con voi chiến "đã bị phát hiện là vụng về và dễ bị hỗn loạn bởi những âm thanh lạ, vì vậy chúng dễ tan hàng và chạy trốn".[51] Tuy nhiên, việc tiếp tục sử dụng voi chiến trong vài nghìn năm chứng thực giá trị lâu dài của chúng đối với chỉ huy chiến trường trong quá khứ.