Das erste echte Maschinengewehr wurde 1881 von Hiram Maxim erfunden. Die „Maxim-Gun“ nutzte die Rückstoßkraft der zuvor abgefeuerten Kugel zum Nachladen, anstatt von Hand angetrieben zu werden, was eine viel höhere Schussrate ermöglichte, als dies bei früheren Konstruktionen möglich war. Die andere große Innovation von Maxim war der Einsatz von Wasserkühlung (über einen Wassermantel um den Lauf herum), um Überhitzung zu reduzieren. Maxims Waffe war weit verbreitet und während des Ersten Weltkriegs wurden auf allen Seiten abgeleitete Designs verwendet. Das Design erforderte weniger Besatzung, war leichter und brauchbarer als frühere Gatling-Geschütze.
Schwere Geschütze auf Maxim-Basis, wie das Vickers-Maschinengewehr, wurden durch viele andere Maschinenwaffen ergänzt, die meist Anfang des 20. Jahrhunderts ihren Anfang nahmen. Maschinenpistolen (z.B. die deutsche MP18) sowie leichtere Maschinenpistolen (z.B. der Chauchat) wurden erstmals im Ersten Weltkrieg eingesetzt, ebenso wie der starke Einsatz von großkalibrigen Maschinenpistolen. Die größte Einzelursache für Verluste im Ersten Weltkrieg war eigentlich die Artillerie, aber kombiniert mit Drahtverstrickungen erwarben Maschinengewehre einen furchterregenden Ruf. Die automatischen Mechanismen von Maschinengewehren wurden auf Handfeuerwaffen angewendet, was zu automatischen Pistolen (und schließlich Maschinenpistolen) wie den Borchardt (1890er Jahre) und späteren Maschinenpistolen (wie der Beretta 1918) führte. Maschinengewehre wurden zum ersten Mal im Ersten Weltkrieg in Flugzeuge eingebaut. Das Abfeuern durch einen beweglichen Propeller wurde auf verschiedene Weise gelöst, einschließlich des Unterbrechergetriebes, der Metallverstärkung des Propellers oder einfach um das Problem mit flügelgelagerten Geschützen oder einem Schubpropeller zu vermeiden.
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