投石机（Catapult）又称为炮，是上古时代的一种攻城武器，可把一个或多个巨石投进敌方的城墙和城内，造成破坏，为冷兵器时代最佳的攻城利器。 投石机还能投掷秽物、死兽、敌方死者头颅，以及囚徒的尸体，用以惊吓城内人民。

投石机是一种极好的攻城武器，近代试验表明，吊杆长50英尺，平衡重锤为10吨的抛石机能将200到300磅的石块抛射约300码的距离。到了14世纪中期，有的抛石机竟能抛射将近1000磅重的弹体。投射类武器还有一种重要的心理效果，可以将巨石投入堡垒之内将房屋击得粉碎，还能投掷秽物、死兽，敌方死者头颅，以及囚徒的尸体来惊吓城内人民。

虽然这些攻城武器看起来威力都很大，但实际上，挖隧道仍是摧跨城垣或塔楼最常用的方式。在炸药的大规模运用前，炸开城墙的地基一般是先找一个角落或挖一条隧道，随着挖掘者的推进，用大量木料支撑住隧道的顶部。当其恰好到达城堡的墙下时，将大量猪油 或几头死猪填进隧道，点燃，炸毁城墙，从而破墙入城。

弹力投石机（Ballista），其中文名称又有床弩、弩炮、射箭机，在古希腊罗马时即在使用，依靠弓弦的弹力来抛射，除了发射大型箭也可以发射石弹，是机械弓弩的变种。这种机械在中国地区称作床弩或床子弩。

扭力投石机（名称有Catapult、Catapulta、Mangonel、Onager），从弓发展而来，其中文名称又有石弩（义即发射石弹之弩）、投石车、弹射器或弩炮。在古希腊、古罗马时即在使用，依靠扭绞绳索产生力量弹射。弹射杆平时是直立的，杆的顶端是装弹丸的“勺子”或皮弹袋，杆的下端插在一根扭绞得很紧的水平绳索里。弹射时，先用绞盘将弹射杆拉至接近水平的位置，在“勺子”或皮弹袋里放进弹丸。松开绞盘绳索时，弹射杆恢复到垂直位置将弹丸射出。而“Onager”这种投石机发射时很像驴子再踢腿，所以才称为“Onager（野驴）”。

人力抛石机，亦称牵引抛石机（名称有Traction Trebuchet），最早出现于公元前5世纪战国时期，北周和隋唐时期西传，先为早期的阿拉伯人使用，其后传入欧洲。人力抛石机通常称为炮，是纯利用人力的人力抛石机，是用人力在远离投石器的地方一齐牵拉连在横杆上的梢（炮梢）。炮梢架在木架上，一端用绳索栓住容纳石弹的皮套，另一端系以许多条绳索让人力拉拽而将石弹抛出，炮梢分单梢和多梢，最多的有七个炮梢装在一个炮架过，需250人施放。炮在古代中国出现的，多人一同拉下杠杆的一边抛射另一边的石弹。炮也是中文中对所有种类投石机的泛称。附有轮子的通常称行炮车。

重力抛石机、回回炮、平衡重锤投石机、配重式投石机（名称有Counterweight Trebuchet、Trabutium），从中国人力抛石机发展而来，最早出现在欧洲12世纪末中世纪的一种投石机，一种最大型的投石机，南宋时随蒙古传入中国。利用杠杆原理，一端装有重物，而另一端装有待发射的石弹，发射前须先将放置弹药的一端用绞盘、滑轮或直接用人力拉下，而附有重物的另一端也在此时上升，放好石弹后放开或砍断绳索，让重物的一端落下，石弹也顺势抛出，此种抛石机经由伊斯兰地区传入中国而被称作“回回炮”。到了14世纪中期，有的抛石机能抛射将近1000磅（约454公斤）重的弹体，威力巨大。近代试验表明，吊杆长50英尺（约15.2米），平衡重锤为10吨的抛石机能将200到300磅（约90-136公斤）的石弹抛射约300码（约274米）的距离。可以投掷一个或多个物体，物体可以是巨石或火药武器，甚至是毒药、污秽物、人或动物的尸体，达到心理战的目的，那些污秽物同时也是最早的生化武器。 在古希腊，留下投掷类器械记载的作者主要是希伦（Heron.284-221B.C.）和斐罗（Philo约200B.C.）。

这两位机械学家都给出了精确的图样和尺寸，使后人可以重新复制这种器械。 此外，在阿森纳乌斯（Athenaeus），庇顿（Biton），阿波罗多卢斯（Apollodorus），迪奥多鲁斯（Diodorus），普罗科庇乌斯（Procopius），波利庇乌斯（Polybius）以及约瑟夫斯(Josephus）的作品中，也能找到不完整的描述，与希伦和斐罗的作品相比，尽管内容有限，但仍是有用的。在古罗马众多的历史学家和军事工程师之中，维特鲁维乌斯（Vitruvius）和阿米亚努斯（Ammianus又译做阿米安）是最好的作家。维特鲁维乌斯的描述转抄自古希腊作家那里，显示罗马人从希腊人那里采用了这种投射器械。 从所有这些描述了投射器械的古代作者那里，所能看到的是对原始记录的转抄。因此很自然的，会遇到众多很明显不对的章节和绘图。这是多次转抄的结果，有些部分虽然有错但又无法证明其错误。

除了一些极少数的例外，上面提到的所有的作者在遇到所描述的投射器械上的细节和操作性能方面的疑问时只是记录下他们自己的想象。当然，所有这些不合逻辑的信息在这些投射器械的建造和性能时所起的妨害作用大于其帮助。 并没有直接证据能证明人类何时发明了这些投射器械。看来亚述王撒曼尼色二世（859-825 B.C.，官话本圣经做“撒缦以色”）并未拥有这类器械。因为如今收藏在大英博物馆的巴拉瓦特（Balâwat）宫青铜大门上雕刻了描述他的征争的浮雕，其中的攻防器械描绘的很清楚，却未见此类投射器械。 最早提及投射器械的文献见于《圣经》，其中对乌西雅王（B.C.808-9～756-7在位）的记载。“（乌西雅王） 又在耶路撒冷使巧匠作机器，安在城楼和角楼上，用以射箭发石。乌西雅的名声传到远方。因为他得了非常的帮助，甚是强盛。” 迪奥多鲁斯认为，此种投射器械首次出现在B.C.400年左右，时当叙拉库扎城僭主迪奥尼修斯（Dionysius of Syracuse，B.C.405-367在位）组织对迦太基城的远征（B.C.397）。从世界各地搜罗来的各位专家中，有一个天才人物，他设计出了能投射石头和标枪的机械装置。自迪奥尼修斯统治时代以后的众多年代，直至14世纪，军事史学家们总会提到投射器械。 但是直到马其顿的腓力（B.C.360-336在位）及其子亚历山大大帝(B.C.336-323在位）的统治年代，投射器械才得以精心改进，其在战争中的作用才得到了充分的认识。

此外，罗马人采用了希腊人的投射器械。维特鲁维乌斯及其他历史学家均如是说，并且他们还直接从希腊作者那里将其描述也抄袭过来——抄的时候还经常会发生明显的错误。 投射器杆臂的构造，不论是用于单臂竖直式的扭力式投石机（以下省称为投石机），还是双臂横置式的弩炮，是无法克服的一个难题。因为制造者对如何制造此类杆臂以使其能承受巨大的形变一无所知。制造者能知道的只是大型投射器的杆臂是由数根木杆和又粗又长的筋腱沿纵向配合起来，形成犹如一层金属外壳，但不知道如何制作一根既轻便又有韧性，强度又足以承受施加在投石机和弩炮上的变形的杆臂。 当然，通过制作一个很粗的杆臂，这样是不会折裂了，但是对重量影响太大，而重量不合理则使杆臂达不到以较高效率投出弹丸所需的速度。由坚硬实木制作的笨重的杆臂，其轻便和效率当然比不上由木头，兽筋和兽皮复合的杆臂。前者在抛石时必然会较为迟缓，而后者相比之下就较为快捷而有弹性，就好像一个钢制弹簧。

配重式投石机的威力乃是籍由回转臂一端的巨大配重使另一端抬起，带动其上安装的掷弹带以投射石弹。至于射程，配重式投石机不管有多大，由于只是依赖配重工作，与依靠螺旋型紧紧扭曲的巨型筋腱绞索弹性的投石机相比，其效率是无法相提并论的。毫无疑问，假如后者能以其完美的形态保存下来，那么大炮的引进将会推迟很多——因为早期大炮的作战效果比起上古最好的投射器械来曾长期明显落后。 经常引起争议的投石机和弩炮的射程问题可以通过对比其性能，即古代军事作家所给出的性能和现代复制品的实验结果而获得相对精确的解决。在处理此类问题时，必须仔细地将攻城时投射器械的位置和环境因素考虑进来，特别是还要考虑到攻城器械的制造目的。例如，弓箭手由于利用了在高塔和雉堞的优势，可以将箭矢轻松地射到270～280码（246-256米）射程。为此之故，为了安全操作攻城器械，很有必要将其置于任何被围城墙的300码（274米）之外。由于投石机和弩炮的作用不仅在于向筑垒地点防御工事上的士兵投射矢石（missile），同时也要清除城头，攻击防御工事内的房屋和人员，所以很明显的，投射器械的射程要达到400至500码（365~457米）或以上，才能适于操作。