两晋时军队主用兵器，通行说法是步骑五兵，即枪、刀、剑、弓矢和盾牌。这与汉末三国大体相同，但也出现一些新的变化。比如由于冶铁技术和士兵防护能力的发展，晋军的枪（也被称作矟），更考虑穿甲能力。
当时的刀比较流行的还是环首刀。该种刀的刀身窄而直，刀尖下斜，刀柄一般是在铁芯外包裹木把，缠绕丝绳。这种刀属于短刀的范畴，既适合劈砍，也可用来击刺，使用非常灵活，是一种非常适合步兵的兵器。同时也有长柄大刀，如《宋书?武帝本纪》载，刘裕在镇压孙恩叛军作战时，“会遇贼至，众数千人，高祖便进与战。所将人多死，而战意方厉，手奋长刀，所杀伤甚众。”所谓长刀，即柄特长而刀身宽的刀，这种刀不是主流，只有少数军官或勇力非凡的人使用。
剑，由于剑身细窄，实战中用以劈砍，其强度不如刀，因而不再大范围装配到部队，只是作为将领防身使用或名士装饰用品。
远射武器上主要是弩。东晋时期的弩机与汉代的制式弩机相比没有多大演化。之所以没有太大改进，不是时人创新程度不够，而是汉弩机已达到冷兵器时代单兵弩机的技术巅峰。李约瑟博士赞誉汉代的弩机：“中国人很早就使弩臻于高度的完善，他们用青铜制作的弩机，在任何古代文明中，都可以立于冶金和机械实践的最高成就之林。”两晋军队用弩很普遍，例如《晋书?舆服志》中记载，中朝大驾卤薄，以神弩二十张夹道，其五张神弩置一将；陇西羌人发生叛乱后，将军马隆请募勇士从军，其中的一条标准是，应募士兵能够以腰力拉开三十六钧（1钧等于30斤，晋代一斤大约220克左右）的弩，或以臂力拉开四钧。
古弩结构图
当时单兵用弩主要用于战阵中的防御，特别是立营以后的固定防御，或是步兵阵中的防御。这与北府军以步为主的编制特点是相伴相生的。但北府军时代弩的使用处于一个转折期。北方少数民族军队惯于马上骑射，远射武器主要是弓，弓完全靠人力发射，相较依靠弩机发射的单兵弩，力量较小，稳定性和精确度也差，然而弓使用灵活，机动性强，单位时间射击数量多。在与少数民族对抗中，弓的便利性也渐渐得到北府军的重视，使用范围逐渐扩大。这也使得单兵弩的使用渐渐弱化，仅仅到了南北朝后期，主流远射武器便成为轻便的弓了。
大型弩具方面，北府军还装备了万钧神弩等大型弩。这类弩多是安装在战车或固定机架上，弩力可达到1500斤，弩弓长度可达5米，需要多人合力、依靠绞机才能张弦。大型弩所用弩矢也相当惊人，其尺寸两晋南北朝没有确切的数字记录，但唐时车弩弩矢可供参考。该车弩所用最大的弩矢，矢长90厘米，镞长21厘米，矢身周长15厘米。其所用小矢的最大射程可达1000米！可以想见，东晋时即使弩矢还没有这么夸张，其威力也相当惊人。例如刘裕北伐南燕后与卢循义军在石头城对垒，“（卢循）遣十余舰来拔石头栅。公（刘裕）命神弩射之，发辄摧陷，循乃止，不复攻栅。”可见其威力足以击毁木质的楼船。
铠甲方面，晋军仍然沿用三国时期的黑光铠、明光铠、两当铠等甲具。两当铠形制最为简单，由一片胸甲和一片背甲在肩上用革带前后扣联而构成，主要的功能就是保护前胸和后背。明光铠形制较为复杂，一种说法，该甲在前后心都安装了一大片明亮的金属片，能够像镜子一样反射日光，俗称“护心镜”；另一说法，该甲其实是铁制扎甲，因其在阳光下甲片耀眼而得名。总之这种铠甲防护力较好，除了护胸和背甲，还有护颈的盆领，更有保护肩臂的披膊和保护大腿的膝裙。这种铠甲在南北朝后期东西魏争霸时仍在使用，而且能够配属使用到低级军官身上，可知在北府军时代，这种铠甲当有广泛使用。此外，还曾出现过一种据说诸葛亮所制的筒袖铠和铁帽，但是这种装具在刘宋时期已经沦为仪仗之用。这类能够抵御二十五石弩的超级硬甲，必然十分笨重，即使北府兵曾经装备过，估计也不会大规模推广。
明光铠持盾武士俑
除了人穿铠甲，战马同样装备有马铠。三国时代，曹植就曾经自述有“马铠一领”。马铠有的简陋，比如只配有防护马头、马胸的；有的完备，由一系列的面帘（护马头）、鸡颈（护颈）、当胸（护胸）、马身甲（护躯干）、搭后（护臀）和竖在马臀上的“寄生”（遮挡来自后面的流矢）组成。战马装上完备的马铠，马上的骑士再穿上明光铠之类的重甲，配备弓矢和马矟，这便是名震一时的“甲骑具装”。这种重型骑兵在北方少数民族军队中较为常见，战场防护能力强，冲击步兵战阵的能力也比较强，宛如一座小型的移动堡垒，是东晋十六国时期名副其实的骑兵之王。东晋虽然地处南方缺少战马，骑兵部队较少，但由于北方政权重装骑兵的兴盛，以北府军为代表的东晋军队也逐渐装备马铠。比如，东晋霍承嗣墓中便出现了甲骑具装的壁画。
甲骑具装俑
其他装备方面，马镫也是一个不得不提的划时代的装具。西晋之前骑兵没有马镫，只有一种类似马镫的帮助上马的器具，这种器具也具有双马镫的一些基本形态，可以供人上马时蹬踏助力，但不能用于骑行过程中的踩踏。成熟的双马镫，最早的考古证据见于南京象山东晋墓（约公元322年）出土的陶马俑。双马镫供骑兵前进时使用，使得骑士能够借助腿力保持身体稳定，即使高速冲锋时也不必再手抓缰身，同时还可以在马镫上站力，使骑士得以发挥全身力量进行格斗。这件装具的出现，极大提高了骑兵的作战效能。
北府军除了步骑之外，还有强大的水军，这与大型楼船的出现密不可分。西晋时水军便已有发展，西晋灭吴前，王濬在蜀地大造楼船，木屑顺流而下，直到下游还能看到。东晋南渡后，造船和使船的技术更加完善。孙恩卢循叛乱时，晋军为了对抗叛军的大型楼船，在刘裕一力推动下，北府军也大规模建造能容纳多达2000人的大型楼船。这种大型船只多在内河航运，一则体积巨大，防护能力强；二则运输能力强，不论运送兵力还是输送后勤补给物资，都是陆地交通效率的数倍。
东晋时期还出现了车船。车船使用了轮桨，轮桨与旧式直桨相比有很多优点。一是动力连续。直桨划水时，在桨出水时没有动力，而轮桨可以连续产生动力。二是协作容易。直桨船要增加动力，必须尽量多地配置人力，但是直桨越多，多人同时划桨，很难做到步调一致，造成人力浪费，而轮桨连续转动，不存在协同和人力浪费问题，极大提高了动力输出效率。北府军北伐后秦时，王镇恶所率先锋部队沿渭河进军，“镇恶所乘皆蒙冲小舰，行船者悉在舰内，羌见舰溯渭而进，舰外不见有乘行船人，北土素无舟楫，莫不惊惋，咸谓为神。”不知王镇恶部所乘蒙冲仍用老式直桨还是轮桨，但从其舰外不见有人的特点来看，或许就是车船。
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