Поместное ополчение, состоявшее из московских и городовых дворян и жильцов, собиралось только в военное время. Войско было устроено по полкам. В "малый разряд" входили большой, передовой и сторожевой полки, "большой разряд" состоял из большого и передового полков, полка правой и левой руки, сторожевого полка. Тогда же в составе войск появился конный ертаульный полк, как правило находившийся впереди передового полка и выполнявший разведывательные и охранные функции. Ертаульный полк впервые упоминается под 1524 годом. В середине XVI века к этим полкам добавился особый "государев полк", состоящий из служилых людей "московского чина" – стольников, стряпчих, московских дворян и жильцов с их людьми. Государев полк – царская лейб-гвардия – в мирное время охранял великого князя и царя, участвовал во всех придворных церемониях и сопровождал царя во всех походах, принимая участие в боевых действиях только вместе с царем. В 1550 году царь учредил конный отряд – "Избранную тысячу", которая являлись личной охраной царя. Набор "Избранной тысячи" означал появление новой группы дворянства – "выборного".
В середине XVI века в России появился новый род войска – стрельцы – пехотинцы, вооруженные огнестрельным оружием и жившие в особых городских слободах. Впервые стрельцы упоминаются в летописях за 1546 год, в казанском походе. "Выборные" стрелецкие отряды были образованы в 1550 году. В "Русском хронографе за 7058 год от сотворения мира записано: "учинил у себя царь… выборных стрельцов ис пищалей 3000 человек, а велел им жита в Воробьевой слободе". Из московских стрельцов был образован трехтысячный Стремянной полк, также являвшийся лейб-гвардией царя и охранявший "при стремени" жизнь Ивана Грозного вместе с Государевым полком. Для управления стрельцами был образован Стрелецкий приказ, впервые упоминаемый в 1571 году.
Постоянное конное и пешее стрелецкое войско разделялось на московских и городовых стрельцов. Численность стрельцов в середине XVI века достигала 12000 воинов, из которых 5000 постоянно находились в Москве, а остальные служили в приграничных городах. Стрельцы служили в полках или приказах, во главе которых стоял голова, назначаемый Стрелецким приказом обязательно из дворян. Стрельцы служили пожизненно, служба передавалась по наследству. Жалованье стрельца составляло 4 рубля в год. Стрельцы получали за службу не земельное, а денежное, иногда натуральное (хлебное) жалованье. Стрельцы жили в особых слободах, в которых каждый стрелец получал участок земли и денежное пособие для строительства дома. Стрельцы не платили налогов и пользовались льготами и привилегиями при торговле, особенно своим товаром, производимым в слободах.
В середине XVI века русские войска разделялись на нескольких родов. Конница состояла из поместного ополчения детей боярских и дворян, казаков, служилых татар и "царского полка". Артиллерия состояла из полевого "наряда", "крепостного наряда", в который входили "затинщики" и "воротники", обслуживаемые кузнецами и плотниками, и передвижной деревянной крепости – "гуляй-города". Пехота состояла из пеших городовых казаков, московских пеших и стремянных стрельцов и конных и пеших "даточных людей".
По данным русского военного историка Е. Разина в середине XVI века русское войско состояло из семидесяти тысяч человек – поместной конницы из 35000 всадников, 12000 стрельцов, 6000 городовых казаков, 10000 служилых татар, 4000 наемных иностранцев и наряда из 3000 человек. В военный поход обычно выступала половина этого войска. Войска состояли из большого полка, полков правой и левой руки, передового, сторожевого и "ертаульного" полков, "наряда" и "гуляй-города".
Главным родом войск было дворянская конница, а главным противником в XVI веке были татары, вооруженные в основном холодным оружием.
Русское войско проходило до 30 километров в сутки. В зимнее время войска пользовались в походах лыжами и санями. Войска часто перевозили на стругах, дощаниках, ладьях, каюках, учанах, паузках, ушкуях. Английский путешественник Дженкинсон писал: "Суда, называемые насадами, очень длинны и широки, крыты сверху и плоскодонны; они сидят в воде не более, как на 4 фута, на них нет никаких железных частей, но все сделано из дерева, при попутном ветре они могут плыть под парусами. В противном случае из многочисленных имеющихся на насадах людей, иные тянут их, обвязав вокруг себя длинные тонкие веревки, прикрепленные к насаду, иные же отталкиваются длинными шестами. В 1552 году под Казань шло двенадцать воевод "с великою силою двема реками, в лодиях и стругах, Волгою и Камою… с кормлею и со всяким запасом ратным и с большим стенобитным нарядом и огненным". Число судов могло достигать нескольких сотен.
Речные суда сыграли большую роль при присоединении к России Астраханского ханства. В 1556 году отряд воевод Д. Чулкова и И. Мальцева прошел на судах по Дону под Азов и разбил крымско-татарское войско. Успешно воевали на кораблях отряды Дьяка Ржевского и Данилы Адашева.
Русскими войсками с начала XVI века руководили Разрядный и Поместный приказы, Оружейная палата. В середине XVI столетия появились Стрелецкий, Пушкарный, Оружейный, Бронный, Аптекарский приказы, приказ Каменных дел. Ямской приказ.
Разрядный приказ был образован при дьяке с "разрядом" – войсковой росписью ратных людей, в которой указывались занимаемые ими должности. Впервые Разрядный дьяк упоминается в росписи походных воевод московского войска на Новгород 1478 года. В одной из разрядных книг сохранилась запись о том, что "в лето 7039 (1531 года) князь великий положил опалу свою на князя Ивана Воротынскова и велел их с Тулы дьяку Афанасию Курицину привести к Москве в Разряд". Разрядный приказ вел книги по учету всех служилых людей российского войска, с указанием их поместного и денежного жалованья, осуществлял его комплектование, учет, следил за денежными и поместными окладами. Разрядный приказ периодически проводил особые смотры детей боярских и дворян для определения их способности к воинской службе. "Новика" – нового служилого человека – на смотре "верстали" на военную службу, указывая размер его земельного и денежного жалованья При верстании новика определяли в "статью", которых было от 6 до 25. Номер статьи зависел от происхождения, рода и опыта предыдущей службы. Служилый человек, поверстанный по высшей статье, получал 350 четей земли и 12 рублей жалованья в год, по самой низшей – 100 четей земли и 5 рублей жалованья в год. При "разборе" и "верстании" составлялись списки детей дворянских и дворян, называвшиеся "десятнями" – "быта ему на службе на коне, в пансыре; в шеломе, в зерцалех, в наручах, з батарлыки, в саадаке, в сабле, да за ним три человеки на конех, в пансырех, в шапках железных, в саадацех, в саблях, один с конем простым (запасным), два с копьи, да человек на мерине с юком". Разрядный приказ руководил военными походами, ведал содержанием войска, руководил постройкой крепостей и пограничных городов, ведал их населением и землями, организовывал пограничную службу. Дети боярские и дворяне, получившие поместья, обязаны были ходить в походы, на войну и присутствовать на смотрах на своих лошадях, со своим оружием и в зависимости от количества полученной земли выставлять вооруженных слуг или холопов. Первое время количество вооруженных слуг не регламентировалось. В 1556 году царем и Боярской Думой было принято "Уложение о службе", регламентирующее военно-поместную систему. Размер службы, определявшийся до этого самими служилыми людьми, теперь становился законом. Служилые люди выставляли "со ста четвертей добрые угожей земли человек на коне и в доспехе в полном, а в дальний поход в дву конь. А служат они с тех своих деревень мою, цареву и великого князя, службу сами своими головами. И хто послужит по земли, и государь их жалует своим жалованием, кормлением, и на уложеные люди дает денежное жалованье". Одна четь или четверть земли в XVI веке считалась равной половине десятины ("в длину 80 сажен, а поперек 30 сажен"). В 1556 году была введена официальная разрядная книга с 1475 года, регулировавшая службу и местнические отношения. В соответствии с заслугами или промахами Разрядный приказ повышал или понижал в чине служилых людей, увеличивал или уменьшал их жалованье. За неявку в поход или на смотр – "нетство" – Разрядный приказ мог отобрать данные "в оклад" земли. Разрядный приказ назначал наместников, волостелей, воевод, послов, судей приказов, проводил суд над нерадивыми чиновниками, не оправдавшими доверия, разбирал местнические дела. В середине XVI века Разрядный приказ стал важнейшим органом управления государства. К концу столетия ему подчинялись все областные разряды, включая Новгородский, Смоленский и Рязанский.