自行火炮指同车辆底盘构成一体自身能运动的火炮。自行火炮越野性能好，进出阵地快，多数有装甲防护，战场生存力强，有些还可浮渡。自行火炮的使用，更有利于不间断地实施火力支援，使炮兵和装甲兵、摩托化步兵的战斗协同更加紧密。
自行火炮主要由武器系统、底盘部分和装甲车体组成。武器系统包括火炮、机枪、火控装置和供弹装填机构等。为减小炮身后坐量，多采用效率较高的炮口制退器；为减少战斗室内的火药燃气，炮身上装有抽气装置；为提高射速和减轻装填手的劳动强度，多采用半自动或全自动供弹装填机构。底盘部分包括动力装置、传动装置、行动装置和操纵装置，通常采用坦克或装甲车辆底盘，有的则是专门设计的。车体的装甲材料主要有钢质和铝合金两种，厚度一般为10～50毫米，前装甲较厚，其他部位较薄。
自行火炮除按炮种分类外，还可按行动装置的结构形式分为履带式、轮胎式和半履带式；按装甲防护可分为全装甲式、半装甲式和敞开式。全装甲式车体通常是密闭的，具有对核武器、化学武器和生物武器的防护能力。
牵引火炮
牵引火炮指靠机械车辆牵引而运动的火炮。牵引火炮均有运动体和牵引装置，有的还带有前车。运动体包括车轮、缓冲器和制动器，车轮采用海绵胎或充气胎。有的牵引火炮在炮架上装有辅助推进装置，用以在火炮解脱牵引后驱动火炮进出阵地和短距离行军，或在通过难行地段时驱动火炮车轮与牵引车一起运动。有些长身管的牵引火炮，炮身可回拉或调转180°以缩短火炮成行军状态时的长度。第一次世界大战期间，随着汽车和拖拉机的使用，出现了牵引火炮。第二次世界大战时，机械车辆牵引成为火炮运动的一种基本方式。牵引火炮结构简单，造价低，易于操作和维修，可靠性好，有些国家在发展自行火炮的同时，仍重视牵引火炮的发展。
现代自行火炮
目前，所有类型的牵引式火炮都有了相应的自行火炮，诸如自行榴弹炮、自行加农炮、自行加榴炮、自行反坦克炮、自行迫击炮、自行无后坐炮、自行高射炮等，它们如虎添翼，驰骋自如，在战场上施展着各自的拿手本领。
当前投入使用的口径最大的自行火炮，是美国的203毫米自行榴弹炮，所配用的榴弹重90千克。别看这种火炮体大身重，却可以在半小时内被分解成炮与底盘两大件，用大型运输机空运。
现代火炮中，身价昂贵而结构和技术十分复杂的自行火炮，当属新型的全天候、全自动的自行高射炮。例如双管35毫米自行高射炮，约由20万个零件组成，其造价比两辆豹式坦克还贵。
随着核武器的出现，自行火炮在现代战争的作用越来越重要了，这是因为自行火炮具有三防能力，并能迅速投入或撤出战斗，有着较高的战术和火力机动性，而这些都是牵引式火炮所望尘莫及的。
在现代战争中，坦克在向前推进时，若遇到敌人强有力的拦阻而没有炮兵的火力支援，就很难完成战斗任务。在这种情况下，自行火炮就具有明显的优越性。它既有良好越野性能，可以有效地协同坦克和机械化部队作战。又能以自身的强大的火力击毁敌坦克。另外，自行高射炮还能用来对付敌机的低空攻击，并能有效地保护坦克和机械化部队。
自行火炮与牵引式火炮相比，还有一个突出的优点，就是可大大缩短行军与战斗的转换时间，从而可随时投入激烈的战斗，一门203毫米牵引式榴弹炮从行军状态转到战斗状态，约需要半小时至几小时，而自行火炮却快得出奇，前后仅需要1分钟。
我国在90年代初研制的155毫米自行加农榴弹炮，发射远程全膛榴弹时的初速为每秒897米，最大射程达39000米，身管长为口径的45倍。
它的最大行驶速度，在公路上为40～45千米／小时，在土路上为30～35千米／小时。最大行程为450千米，在行驶中可通过700毫米高的垂直墙，越过2700毫米宽的沟壕。
美国“十字军”式自行火炮
1985年美国提出《先进野战火炮系统发展计划》，该计划对新式火炮提出了严格的要求，要求在目标毁伤能力、快速反应能力和战场生存能力等方面，都有明显提高。具体要求是：
（1）它的最大射程心须超过21世纪初期同类武器所能达到的水平，至少达到40千米，争取达到50千米；（2）发射炮弹速度要尽量快，每分钟达12～16发，并具有4～8发同时弹着的能力；（3）停车后15秒内应发射出第1发炮弹；
（4）射击命中精度要比M109A6式高50%，25千米的圆周概率误差为80米，只是M109A6式的一半；（5）高机动性，越野速度达到39～48千米／小时；（6）具有良好的防护能力和最小发射痕迹；
（7）具有自主诊断与检测故障和自修复能力等等。
“十字军”式火炮应运而生。该炮是一种双车系统，一门为XM2001式自行火炮，另一辆为XM2002式装甲供弹车。两车采用同一底盘，有60％的通用部件。54倍口径长的XM297E2式身管采用整体式中壁制冷。最大射程40～50千米，射速10～12发／分。供弹车上装有60个弹丸和60个装药，可在12分钟内通过遥控向火炮供应60发炮弹。越野速度39～48千米／小时，公路行驶速度67～78千米／小时，完全可以伴随主战坦克行进。有3名炮手，炮重50多吨。1996年中期，“十字军”火炮转入初步计划阶段，2000年初转入工程制造和发展阶段，同年8月制造出首门样炮，2002年制造10门样炮和10辆车，2005年开始装备部队。
法国“恺撒”式155毫米自行火炮
法国地面武器工业集团针对20世纪90年代在发展中国家发生的中、低强度局部战争以及他们的购买能力，推出了一种低成本的“恺撒”式155毫米自行火炮。火炮采用了52倍口径长的身管，使发射远程全膛底部排气弹时，最大射程达到42千米；炮架采用法军现役TRF1式155毫米牵引榴弹炮的炮架。火炮装在车体后部，炮身左侧储存18发弹丸，右侧为18发装药。由于采用了新设计的快速送弹装置，使开始射击的15秒内发射3发弹，然后以6发／分的速度持续射击。火炮的方向射界为30°，高低射界为66°。“恺撒”的运载车由德国奔驰U2450L型6轮式卡车改装而成。火炮战斗全重只有18.5吨，可以方便地驶入3-130运输机的后部货舱，进行长途战略运输，快速投入使用。