现代化学战剂的发展，起始于第一次世界大战，至今将近70年。整个过程实际上是化学战剂和化学防护手段之间竞争性的发展过程。第一次世界大战期间，德军于1915年开始了大规模氯气攻击，由于对方毫无防备而造成了数以万计的伤亡。当采用了硫代硫酸钠溶液浸透的防毒面罩以后，氯气的杀伤威力大为削弱。于是出现了比氯气更毒的窒息性毒剂光气和全身中毒性毒剂氢氰酸。光气被证明是极为有效的，而氢氰酸受本身物理性质所限制，在第一次世界大战中未能充分发挥作用。在这期间，为数甚多的卤代烃类化合物和有机砷化合物也曾被作为催泪性毒剂和喷嚏性毒剂广泛使用。最为满意的是苯氯乙酮和亚当氏剂，现在统称为刺激性毒剂。随着防护手段的日益改善，当时绝大部分化学战剂能被防毒面具所防护。

皮肤糜烂性毒剂芥子气的出现，成为化学战剂发展的一个转折点。1917年德军首先使用芥子气，以伤害人体皮肤为主，成为攻击戴面具人员的一种有效手段，因当年防毒衣还没有问世。据记载： 第一次世界大战中各交战国共使用了大约12万5千吨化学战剂，其中芥子气虽然只占十分之一(12，000吨)，但它却占了化学武器杀伤总数的88.7%，一跃为当时“毒剂之王”的地位。

第一次世界大战中，各交战国军事化学部门曾将无数化学品作为战剂评选过，还合成了许多新化合物作为候选毒剂考虑。从它们的化学组成来看，元素周期表右上方除磷元素以外的非金属元素几乎全包括了进去。然而，根据一个化学战剂的基本条件来衡量，够标准的实际上寥寥无几，绝大部分陆续被淘汰。

第二次世界大战前夕以及战争开始以后，随着有机磷化学及有机磷杀虫剂研究的迅速进展，一大批对哺乳动物有高度毒性的有机磷酸酯和膦酸酯相继被合成出来。德国先后于1935年、1939年和1944年分别发现了塔崩、沙林和梭曼，成为第一代神经性毒剂，美军称之为G类毒剂。这类毒剂主要使人员通过呼吸道吸入中毒，但可用防毒面具防护。神经性毒剂的出现标志着化学战剂的研究发展又到了一个新阶段。从此以后，世界上一些主要国家化学战研究部门更加积极投入寻找新毒剂的研究工作。1945年英国帝国化学工业公司的杀虫剂阿米通(即胺吸磷)问世，导致各国发掘这一类带有碱性氮原子侧链的硫赶膦酸酯类化合物(phosphonothiolate)，终于发现了具有极强的穿透皮肤能力而且毒性极高的VX以及一系列V类毒剂。美军所称的V类毒剂成为当代威力最大的化学战剂之一种，而G类毒剂中的梭曼成为当代难防、难治的神经性毒剂的代表。

为适应战术上要求和提高战剂的使用效果，一些胶粘毒剂(viscous agent)，或称稠化毒剂(thickened agent)被研究成功。在毒剂中加进一定比例的稠化剂，如聚甲基丙烯酸正丁酯或磷酸三正丁酯等，便可配制成粘滞度比原毒剂大的胶粘毒剂。它的特点是比不经过稠化的毒剂的持久度要大; 在空气中布洒时形成较大的液滴，落下速度较快，可以有效地布洒于地面目标上。苏军早已装备胶粘芥子气，近年来装备了胶粘梭曼。

为提高化学战剂的战斗性能，六十年代以来外军还研究了微包衣技术。微包衣技术是一种将单个细微颗粒或液滴包裹在保护膜中的技术。能将一种毒剂保存在某处，防止光照和环境的影响，使其物理性能改变或掩盖其气味和味道，控制其释放，以维持一定时间的有效浓度。在己方控制区内用破裂性微包衣，当被敌方人员踩踏时，化学战剂就释放出来。

七十年代以来，美国化学战研究部门在神经性毒剂方面发展了一类半持久性化学战剂，称之为中等挥发度毒剂，代号IVA (intermediate volatility agent)。这类毒剂的特点是使人员既能通过呼吸道吸入中毒，也能通过皮肤吸收中毒。顾名思义，中等挥发度毒剂是具有适中的挥发度的毒剂。具体地说，挥发度介于G类毒剂沙林和V类毒剂VX之间。但两者挥发度数值差距如此悬殊，以至于难以规定中等挥发度应该属于那一段范围，然而可以认为G类毒剂梭曼具有中等挥发度。化学战剂研制者研究发展这种毒剂的意义是在战术上用一种毒剂(IVA)取代两种毒剂(沙林和VX)，将沙林蒸气的杀伤效应和VX穿透皮肤的杀伤效应结合在一起。美军研制的IVA及其二元系化学武器系统(参见“化学武器”) 于七十年代中期趋向成熟。

外军于五十年代开始研究发展一类新型毒剂即失能性毒剂，简称失能剂。BZ是美军正式装备的第一代失能剂。失能剂实际上是一类高效的中枢神经系统兴奋剂和抑制剂，包括一类高效镇痛剂，研究对象极为广泛。然而，由于战术技术等条件所限制，新一代失能剂成熟程度还达不到适合在战场上大规模使用的阶段。现有迹象表明，失能剂研究发展的趋势，可分为两方面，一是寻找新化学结构和新失能性能的毒剂; 二是在原来的能通过呼吸道吸入的基础上，发展到能穿透皮肤的失能剂。外军对皮肤穿透性毒剂(percutaneous agent)的研究，早在六十年代就已经开始。化学战剂研究者发展这类毒剂的主要目的是从战术角度出发，既保留毒剂原有的使无防护人员通过呼吸道吸入中毒的效应，同时又利用皮肤防护手段尚存在薄弱环节，通过皮肤吸收中毒，这样能加强杀伤效力，从而提高了化学战剂的威力。与此同时，皮肤助渗剂(skin-transferral agent)的研究受到重视，它们可以加强毒剂穿透皮肤和提高其毒性，增强其通过毛细血管和网状内皮组织的能力。二甲亚砜(DMSO)是一种有效皮肤助渗剂。

此外，从五十年代到七十年代，相继出现了新一代的刺激性毒剂CS和CR，它们的性能显然要比老一代刺激性毒剂优越得多。不论是失能性毒剂还是刺激性毒剂，它们在化学战剂中的地位，从杀伤性能而言，不如神经性毒剂重要，但仍不失为在一定条件下的有效化学武器。

为了获得在各种条件下或不同作战环境里适用的战剂，近些年来，外军积极研制战术混合毒剂(tacticalmixture)，简称混合毒剂。它们是用两种或两种以上已知毒剂互相混溶，或将一种毒剂溶解于一种特定的有机溶剂而配制成的多组分毒剂混合物。混合毒剂也已成为新化学战剂发展的一个组成部分。

化学战剂和天然毒物之间始终有着密切的联系，对动物毒素、植物毒素以及海洋生物毒素的毒理作用和化学结构的探索，也将促进新一代化学战剂的研究发展。

从第一次世界大战到现在的化学武器发展历程来看，一些国家已经拥有多种类型的化学战剂，它们各具特有的军事性能，使目前的装备达到了这样一个水平，作战指挥人员可以根据自己的需要选用不同性能的化学战剂及其弹药，以协同常规武器扩大其杀伤威力。防化医学的任务，必须充分掌握对现有各类型化学战剂的医学防护措施，以保障部队的战斗力。研究防化医学的同时，也必须研究国际上化学武器发展的新动向，随时提出对应措施。