明治维新的兵役制度，彻底改造了旧藩阀的军队体制，成为“国家军队”最重要的法律支柱。政府设置兵部省（国防省），采用法国式军制改编军队，大力扶植军校教育体制，严格接受西方军事思想的训练。兴建陆军屯兵营地、海陆军士官和将校培养军校、兵器弹药制作所、军队专属医院。在“国家军队”意识统合下，把江户时代续存的尚武精神与近代国军意识融合起来，建设成有极高战斗素养的近代国家军事集团。明治维新导入“国家”和“国民”的概念，把国民和国家捆绑在共同生存的精神支柱上，形成军、民、国一体化的“天皇的国家军队”。
陆军
1889年，陆军发布《野战教范条例》，提出炮兵是战场“主兵”的概念。炮兵作为未来战争的“战斗骨干”开始在军事思想中定位，推动了炮兵兵种空前发展的势头。陆军野战教范采用欧洲炮兵炮术战法，炮兵学校讲义导入“弹道学”课程，聘请意大利武官布拉加尼讲习弹道学，开创了日本弹道学理论基础。弹道学科理论不但在陆军广泛采用，也是当时海军舰炮唯一的弹道理论教程。此后，日本武田大佐又提出了本国的弹道学理论，在陆海军炮兵中推广。炮兵弹道学的应用，使日军炮兵发展迅速，一举跨入炮兵先进国家行列。
日本陆军的炮兵制式，采用野炮还是山炮，在军中出现过严重意见分歧。野炮论者小川又次中将强调“炮火威力优先论”，山炮论者德国教官梅克鲁主张“炮械机动性优先论”。两人在东京炮兵将校研究会上力陈己见、互不相让，最终陆军大臣大山严折中了双方的观点，采用了野炮和山炮混用方案。日清战争中，师团炮兵联队混用野炮、山炮，获得良好的战果，证明野炮和山炮混合使用具有火力和机动性兼备的战术功能。虽然9厘米臼炮、15厘米臼炮、8厘米加农炮、9厘米加农炮、12厘米加农炮等中大口径炮械，也有少数参加日清战争的记录，但这些炮类没有留下值得赞誉的功绩。反倒是小口径7.5厘米马驮可分解山炮、7.5厘米马拉野炮在战争中战果显著。
近代早期炮械受火药技术的限制，炮弹射出后硝烟弥漫，极易暴露炮队位置，为此炮兵不惜采用暴露自身，先发制人的手段，先于对手进行炮击，颇有成效。日军炮弹多采用榴霰弹，以杀伤敌军地表目标为目的，弹内携带新式起爆引信，弹头在到达敌阵地上空时爆炸，能有效杀伤地表敌军，成为炮兵制敌的一大优势。榴霰弹的威力震撼，被清军谓之“天弹”，日军大炮一响，清军阵地的士兵就会立即出现恐慌和动摇。
战前，日本陆军已经发展到六个师团和一个近卫师团的规模，总人数123,047名，马38,009匹。上等兵以下战斗人员总数63,360人、骑兵2,121人，野炮168门、山炮72门。配置有多兵种编制，多方位后方支援建制，全天候军夫机动队，组成集兵站、通信、卫生、情报为一体的近代作战体系。
海军
日本系岛国，四面环海的地理条件决定了建设强大的海防要塞成为明治政府政治、军事发展的既定方针。面对清国强大的北洋舰队，日本感到窒息和压抑，决心发展近代海军，加快海防建设的步伐。可是日本同时并举海防建设和扩张海军舰队，庞大军费预算远远超出日本政府的财政能力。面临这一大难题，明治天皇率先从宫内经费中下赐御内帑金，支援国家海防建设。全国有志者在天皇恩惠感召下纷纷响应追随，总计捐献海防金230万日圆。明治二十年（1887）至明治二十五年（1892），全国各要塞装备的海防火炮总数达212门，除两门大炮从外国购入外，其余全部是大阪炮兵工厂用献纳金制造的。国家用献金款制造的大炮，尾部刻有“献纳”文字标识，以向捐纳者表示敬意，并向献金者授予“黄绶褒奖章”，表彰他们为国家作出的贡献。
联合舰队主力战舰“吉野”号，是英国阿姆斯特朗兵工厂制造，使用新型蒸汽机驱动，航速23节，是当时世界上航速最快的装甲巡洋舰。舰上火力配备15.2厘米阿姆斯特朗速射炮4门、12厘米速射炮8门、4.7厘米哈乞开斯机关炮22门、36厘米鱼雷发射管5具。“吉野”舰原是清国北洋水师预购，后因海军经费不足被迫放弃。日本一直关注清国订购该款新型军舰的动向，政府动员全国官民的一切力量募捐，明治天皇也省吃俭用捐赠皇室用度。日本终于购得这艘命名为“吉野”号的新锐战舰，大幅提升了舰队的作战实力。
