戦国大名による「御恩と奉公」の再編

軍役そのものは、鎌倉時代以来の主従関係である御恩と奉公に基づく概念であるが、戦国時代においてその性質は大きく変容し、より体系化された。室町幕府の権威が失墜し、下克上の世を生き抜くために、戦国大名は在地領主（国人など）を自らの家臣団へと組織化する必要に迫られた。大名は彼らの所領を「知行地」として安堵・給与する（御恩）代わりに、主君の命令に従って自費で兵員や武具を揃え、戦場に参陣する義務（奉公）を課した。これが戦国期における軍役制度の基礎である。

貫高制に基づく軍事力の定量化

戦国大名は領国の軍事力を正確に把握し、効率的に動員するために貫高制（かんだかせい）を導入した。大名は指出検地などを通じて家臣の知行地が持つ収益力を銭の単位である「貫」で評価し、その貫高に比例した軍役を割り当てた。これにより、「100貫の知行につき、騎馬武者○人、槍持○人、弓卒○人」といったように、動員すべき人員数や兵種、具足などの装備品に至るまでが厳密に規定された。これらの基準と各家臣が負担する軍役の明細を記した台帳が軍役帳（着到帳）であり、後北条氏の『小田原衆所領役帳』などがその代表例として知られている。

戦術の変化と兵科別編成への移行

戦国時代中期以降、足軽の活躍や鉄砲の伝来により、一騎討ちを主体とする個人戦から集団戦・組織戦へと戦術が大きく転換した。これに伴い、大名は軍役の規定をさらに細分化し、家臣が連れてきた兵士を個々の主従関係の単位で戦わせるのではなく、大名直轄の指揮下で「槍組」「鉄砲組」「弓組」といった兵科別の部隊（備）に再編成するようになった。軍役令において、家臣が準備すべき長柄槍の長さや、鉄砲の弾薬の数、旗指物の色まで詳細に指定されるようになったのは、この高度な集団戦術を機能させるためである。

兵農分離から近世軍役制への発展

戦国期の軍役において動員される兵士の多くは、平時は農業に従事する地侍や農民であった（兵農未分離）。しかし、戦乱の恒常化によって通年の軍事動員が必要となると、こうした体制は限界を迎えた。やがて豊臣秀吉による太閤検地と刀狩を通じて兵農分離が推し進められ、知行の基準も貫高制から石高制へと移行する。これに伴い、軍役も石高に応じた動員数を規定する「石高制軍役」へと改められ、江戸幕府が諸大名や旗本に課した軍役規定（慶安の軍役令など）の直接的なルーツとなっていった。