在中国近代史探索近代化的道路中，学习西方思想和引进技术是两条主要道路。而在洋务运动失败，中国的新思想蓬勃发展的同时，因为北洋军阀资金匮乏内战不休，技术全靠民间资本，军事能力无可避免的停滞不前，甚至因为军阀内战的消耗导致有所衰退。
针对这种情况，军阀自身也有所察觉，出于自身利益希望引进西方军火。工欲善其事必先利其器，兵工厂作为全军的给养所在，一直在战争年代起着至关重要的作用。在军阀混战时期，谁掌握着最大的兵工厂，谁的“拳头”就要硬一些。
东北王张作霖作为雄踞东三省的大军阀深谙自制武器的重要性，东北周边乃至全国的军阀都与其交过手，但交手之后张作霖也发现了自己的短板，那就是缺乏武器支持。
在以张作霖为代表的奉系军阀已经完全稳定地控制了东三省后首要抓的就是军事，筹建奉天军械厂。
由于国内其他地区处于军阀混战的混乱局面，东北稳定让吸引大批流民，这也为东三省兵工厂的建立发展提供了充足的人力资源。此外，随着环境的稳定，东三省的经济发展也十分迅速；农业的发达带动了工业的发展。张作霖拨了重金购买了大量设备，尤其是战败的德国只要花钱什么都能买到，聘请了大批德国设计人员来做自己的顾问。而零星关键设备部件则从日本、荷兰购进将准备工作完成，并历时三年完成了第一次扩建。
年东三省兵工厂同奉天军械厂合并之后，兵工厂的发展已经逐步走入正轨，此时它已经能够大规模冶炼钢铁，生产各种制式的强制与火炮。
据资料显示，年东三省兵工厂的钢铁总产量已经高达49万多吨，足见其工业能力之强。到年，东三省兵工厂其规模已是亚洲第一。让东北军成为中国军队中唯一拥有海、陆、空三大兵种的军队，其军威之盛、战力之强世界闻名。而东北兵工厂在蓬勃发展的同时，也暴露了很多问题。
东三省兵工厂生产的许多军械多为仿制品。过度依赖外籍的专家，工厂中聘请的外籍专家很多，哪个国家都有。德国、澳洲、日本籍的专家入厂之后，又没有形成一个统一的规范化管理体系，贪多嚼不烂带来的后果就是生产力有限，后勤压力大。其二，工人阶级运动席卷全国，东北兵工厂也不例外，拖累了生产计划。
不过这些问题虽然没能彻底解决，东北兵工厂还得能维持生产线路，将武器源源不断的送到东北军中，甚至“东北易帜”后部分军事生产线还转为民用，生产了第一辆国产汽车。
年的“九·一八”事变发生，日军占领了兵工厂，所有装备原封不动的落入日寇之手，虽然日寇作为正规军不会使用兵工厂的万国牌，将大部分装备用于充实伪军。但日军专一生产日制装备以及高压统治充分发挥了兵工厂的潜力。
沈阳兵工厂的年产量即可满足2个满编师团重武器装备需要，而在轻型武器则远远超出2个师团的需要，战场是几乎所有重型火力所用都是兵工厂生产。但是兵工厂的辉煌又是极为短暂的，年后，美军两度空袭了该兵工厂，损坏部分厂房。
日军加紧抢修还没来得及完成，在苏军从占领东北后，到年2月撤军的半年里，将当时亚洲最大的工业中心东三省重要的工业设备和物质都搬运一空。
兵工厂也未能幸免，两千四百部最优良的机器，被运回苏联。那些无法带走的设备，均被破坏。
苏联解体后，据一名在原苏联国营企业——“礼炮”公司退休的老员工讲述，在该公司内，有一栋神秘的厂房，长期大门紧锁，有警卫站岗，不让普通人靠近。直到70年代末，在他进厂20年后，有次要为新型军用燃气涡轮发动机加工一个精密零件，厂领导才带他进入了那栋神秘的厂房。进去以后，才发现里面都是一些当年从中国东北运回的机床等设备可见东北兵工厂能力科技。
但是东北兵工厂再先进，规模再大，苏军的破坏也让兵工厂缺乏设备就无法投入生产，成了一幅空架子，解放东北后中国军工只能重新从头开始。