秦俑坑中目前已出土各种兵器数万件，大量铜兵器的出土使人们对当时的冶金和手工机械水平有了新的认识，反映出当时的兵器铸造水平是高超的。
1．精密的配方及精致的工艺
我国古代劳动人民在长期的青铜冶铸实践中，直观地认识了合金成分、性能和用途之间的关系，总结了“六齐”规律。成书于战国时期的《考工记》总结了青铜器冶炼技术，提出不同器物中铜和锡的比例配方：“金有六齐。六分其金而锡居一，谓之钟鼎之齐；五分其金而锡居一，谓之斧斤之齐；四分其金而锡居一，谓之戈戟之齐；叁分其金而锡居一，谓之大刃之齐；五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐；金锡半，谓之鉴燧之齐。”书中对刀剑的要求是“三分其金而锡居一”，即铜锡之比为3：1，按这样的比例制成的刀剑，既有一定的硬度，又具有韧性，不易折断。
秦俑坑中出土了大量的青铜兵器，均为铸造成型，其合金成分，经化学定量分析、电子探针、激光定性分析等方法检验，所含各种金属的配比为：青铜剑含铜73～76%、锡18～21%、铅0.17～2.18%，其他还有镍、镁、铝、锌、铁、钒、硅、锰、钛、钼、钴、铬、铌等微量元素。铜镦含铜量为84.83%、锡15.15%。铜镞的含铜量为78.88～88%、锡11.1～17%、铅约为3～7.71%，另外还有锌、铁、钴等多种微量的稀有金属。铜弩机经光谱定性分析，其主要成分为铜与锡的合金，还含有铁、锰、镁、铅、锌等微量金属。
从上而言，秦俑坑中出土的青铜兵器的合金配比，基本符合《考工记》记载的对青铜器的配比要求。由于青铜中含锡的多少直接影响其硬度，因而各种兵器便根据其用途的不同而采取相应的锡比例。如青铜剑含锡量高达18%～21%，相当于中碳钢调质后的硬度，非常锐利。镞和矛为刺兵，要求刃锋锐利，有良好的穿刺力，因而这两种兵器含锡量均较高。铜镦的作用是保护长兵器的柄，因而其含锡的比例低于剑、矛、镞。
秦俑坑中的兵器均为实战兵器，对兵器的要求起码要达到坚韧、锋利。而纯铜(即红铜)质太软，达不到锋利、坚韧的要求。随着锡青铜冶铸技术水平的提高，青铜兵器的含锡量在不断增加。例如：河南安阳出土的商代铜戈的含铜量为88.98%，锡含量为4.01%。西周铜戈的含铜量在82%以上，而含锡量却增加到13%以上。含锡量的增加，不只是降低了铜的熔点，而且增强了铜的硬度和韧性。
秦俑坑的兵器铸造工艺是先进的，其出土的青铜剑和春秋时期、战国早期的剑相比，显示了造型工艺的不同。春秋战国早期的剑身较短而宽，由宽变窄及由厚变薄是等距离地均匀递减；而秦剑剑身长而窄，其由宽变窄、由厚变薄是有节奏地递减，这种剑具有锋利、穿刺力强、坚韧、不易折断的优点，当剑穿刺时，有一种反作用力，有节奏递减的剑身可以相对减少反作用力，增强剑的弹性。剑身窄处厚度相对较大，剑身宽处厚度相对较薄，这样就使剑身宽处与窄处的机械强度相对均衡，不致因剑身强弱不均而折断。有趣的是，考古工作者在清理一号兵马俑坑第11过洞的一件青铜剑时，因被陶俑碎片压住而弯曲，当把陶片拿掉时，青铜剑虽在地下掩埋了两千多年，仍然立即反弹恢复平直。反映出青铜剑的制作水平是何等的高超。
秦俑坑中出土的青铜兵器，均为铸件，再经过锉磨、抛光等工序制成。制作工艺精细，表明秦代的金属制作工艺较前代有较大的进步。同时，我们在铜铍的两面发现满布着不规则的云头状的花纹，这些花纹既非铸成，又不是刻画而成，因为花纹仅在器表，而表层下不见纹样，表层上又不见刻画痕，却隐现于器表，和器表的金相组织融为一体。这种形式的兵器在以往的考古中仅见三例，好像是经过化学方法处理而成的。有人推测可能是利用硫化处理办法。但究竟是用什么办法制成的，无确切答案，还需进一步探索研究。从现有的实物资料分析，这种先进工艺始于春秋晚期，一直到战国和秦王朝时还在流行，且流行的区域很广。它和铬盐氧化处理防锈技术一样，是中国古代冶金史上的又一大奇迹。
这些青铜兵器的加工是严密的。特别是青铜剑的剑身，在放大镜下观察，发现两刃及锷的磨纹垂直于中轴线，纹理平直没有交错，加工工艺十分精致，根据推测可能采用了简单的机具加工，而非手工锉磨。剑身光洁平整，组织细密，没有沙眼。经测试，其光洁度在9～10花之间。铜镞的加工更使人惊奇。镞是三棱形的，它的三个面和三个棱均被加工成抛物线形，这样不但飞行平稳，而且速度快，命中率高，其放大投影和现在的步枪子弹一样。镞的加工比较规整，同一镞的三个面和三个棱基本全等。如果把镞的三个面放大20倍，那么同一镞的轮廓误差不超过0.15毫米，不同镞的误差也不超过0.2毫米。对于三棱铜镞的三个棱脊，有专家曾测试过84件铜镞，获得252个数据。所得的最大差值为0.55毫米，最小差值为0.02毫米，三个棱脊的长度几乎完全相等，显示了制作尺度的精确和工艺水平的高超。铜钩，即古之金钩。身与柄合范一次铸成，再经锉磨使表面光滑平直，双刃未开，因而刃部较钝。钩体的造型便于推杀和钩杀时利用弧刃滑动的切割力，比直刃的杀伤力更强。
2．最早的标准化技术
在青铜兵器的铸造过程中，我们惊讶地发现，在两千多年前人们已使用了标准化工艺，这可是一个了不起的创造。所谓标准化是指同类产品部件必须能够互相通用，以便于大规模生产和检验管理，同时也便于更换和维修，它是现代化工业的产物。
通过对秦俑坑兵器的实测结果，发现数百件弩机的牙、栓、悬刀和其他部件，完全可以互换通用，轮廓误差不超过1毫米。铜箭镞按照应用需要，分为四种类型，形成了系列产品，同类型铜镞的三个面的轮廓误差不大于0.15毫米，镞头锋刃采用流线型三维空间曲线，放大24倍后与现代生产的手枪弹头轮廓线竟奇迹般地重合。由此可见秦代兵器生产型号、式样已规范化、系列化。
其实我国古人早就提出了“型范正”的观点。秦代还把这一条列入法律，要求“为器同物者，其小大、短长、广亦必等”。秦俑坑中出土的器物基本符合这一要求。秦俑坑中的秦砖，按系列可分为四种类型，每类型砖长、宽、厚都完全一致。这种高标准的规格和程度，对金属加工工艺有很高的要求。如果没有一定的机械，仅仅凭借双手来操作是绝对不行的。1982年英国标准化专家在看到秦俑兵器后赞不绝口，并公认世界的标准化发源于中国的秦代。
3．高超的防锈技术
秦俑坑中出土的青铜兵器，不但加工规整、制作标准，而且经过了防锈处理。这一工艺的使用，更令人赞叹不已。秦俑坑中出土的青铜剑、镞、矛、殳等兵器，虽埋在地下两千多年，出土后表面仍光洁锃亮，颜色青灰，寒光闪闪。经过各种方法检测得知，它们的表面有一层含铬化合物的氧化层，起着良好的防锈作用，从而使两千多年前的兵器仍然光亮如新，锋利无比。
经过对剑、矛、镞、殳等兵器进行微光显微光谱、X光荧光、电子探针、光谱分析等检验，发现其兵器表面有一层致密的含铬化合物的氧化层。北京钢铁学院曾对一支三棱铜镞用电子针进行分析，结果表明它表面铬的含量为0.87%～2.23%，平均1.98%，厚度约10～15微米。对一支秦剑进行过四次电子探针测定，也是只有表层含铬，含量达0.6%～2%，厚度10～15微米。用原子吸收分光光度测量，一戈镦表面含铬0.23%。经过铬盐氧化处理的铜兵器具有增强合金、抵抗腐蚀的能力，从而在兵器表面生成一层浅灰和深灰色的薄层。氧化铬防锈技术是一项先进的科学工艺方法。世界上镀铬的方法分为电子镀铬和化学镀铬两种。电子镀铬技术是随着现代工业文明产生的，其发明者首推德国，那是20世纪30年代的事，由此电子镀铬技术便成为德国人的发明专利。20世纪50年代时，美国人也研制出电子镀铬技术，并获发明专利。
化学镀铬技术的发明，是我国两千年前首创的奇迹，至迟是由秦代人发明的。关于这一工艺的具体方法，今天已不得而知，但根据模拟性的实验，用铬矿石的火硝在空气的参与下，经过800℃至1000℃的焙烧，可浸出铬酸盐或重铬酸盐。再把重铬酸盐加温到400℃左右，使其液化，涂到青铜剑、镞的表面，即可形成一层灰色的铬盐氧化层，具有良好的防腐蚀功能。这是当时生产条件下的一项特殊工艺。这种工艺西汉时期仍沿用，在西汉满城汉墓中就发现这种经过铬盐氧化工艺处理的兵器，汉以后，再没有发现过这种情况。说明这种工艺后来失传了，遂成为千古之谜。
青铜剑的锋利程度简直使人难于想象。现存故宫博物院的那柄秦俑坑青铜宝剑，文物工作者曾作过试验，在桌面上放一叠纸，然后轻轻地将剑从纸上拉过，一次居然划透了十九张纸。这把剑是用铜、锡、铅等金属制成的，且各种金属的比例掌握得恰到好处，从而使秦剑坚硬锋利而富有韧性。
4．严格的管理程序
秦国兵器管理机构早期分为三级，即相邦——工师——工。相邦作为督造者，主管中央政府所有的工师，工师隶属于相邦之下。工是工师中的具体生产者，由工师管理。后来在工师与工之间增设了丞，从而使管理机构变为四级，丞便为工匠的直接管理者。当时兵器的铸造集中在秦的都城咸阳和早期都城雍城和栎阳等地。
为了确保兵器的质量，秦政府对兵器的制造进行严格的管理。主要表现在严格工序、坚持标准；物勒工名、以考其诚；规定任务、保质保量；严格检验、有奖有罚。
秦时制造兵器已有了分工合作，在《考工记》中就有“冶氏为杀矢、戈戟”、“桃氏为剑”、“函人为甲”等记载，说明当时已根据每一个人的技能进行分工，充分发挥每一个技工的积极性。因为兵器的性能形状等不同，所以《云梦睡虎地秦简·工律》规定：“为计，不同程者毋同出。”即不同规格的产品不能同时进行生产。
为了保证每一件产品的质量并便于检验，根据秦律，无论中央直属还是郡县制造的兵器，都要上交监造者验收，入库收藏，不得直接使用，验收不合格者，要罚主造官吏。因此规定在兵器上要刻上制作者的名字及监造者的名字。正如《考工记》记载的：“物勒工名，以考其诚，工有不当，以行其罪，以究其情。”这和我们现在实行的责任制如出一辙。《云梦睡虎地秦简·工律》规定：“公甲以其官名刻久之，其不可刻久之，以丹若漆书之”，“公器不久刻者，官啬夫赀一盾。”秦兵马俑坑出土的兵器都是秦始皇时代制造的，其刻辞以秦始皇十年为界可分为前后两期。前期刻辞可分为省者(监造者)、主者(工师、丞)、造者(工匠)。后期刻辞不见省者，只有主者、造者。秦俑坑出土的兵器不是每件都有刻铭，刻铭字数的多少也不一样。一般来讲，戈和铍上一般都有铭文，且字数较多，剑和矛上只有部分器物有铭文，且字数较少。
兵器制品必须规范，秦对兵器的器形、性能、大小、用料等都有明文规定。《云梦睡虎地秦简·工律》云：“为器同物者，其小大、短长、广亦必等。”这就为同一种产品的不同部件的替换提供了条件，是我国标准化的滥觞。
与此同时，还规定了定期生产任务，《云梦睡虎地秦简·均工律》规定：“新工初工事，一岁半红(功)。其后岁赋红(功)与故等。”其意为新工匠刚开始工作，第一年要求达到规定任务的一半，第二年就要完成和老工匠一样的任务。对于完成任务好者要给予奖励，而对于完成任务差者，则给予处罚。这在《云梦睡虎地秦简·秦律杂抄》中有不少的记载。
秦王扫六合/徐卫民著．—西安：三秦出版社，2006.6
