炮兵师设有领导指挥机关，编有战斗、勤务保障分队。按装备分为加农炮兵师、榴弹炮兵师、加农榴弹炮兵师、火箭炮兵师、反坦克炮兵师、混合炮兵师等。战时用以加强主要作战方向上的合成军团，以火力支援其作战。
中国人民解放军于1949年建立了炮兵师，辖3个炮兵团。中华人民共和国成立后，又先后组建了榴弹炮兵师、防坦克炮兵师、加农炮兵师、加农榴弹炮兵师等。现代炮兵师，由编配不同性能火炮的3～5个炮兵团（旅）混合编组，主要装备为大中口径、远射程的加农炮、
加农榴弹炮、榴弹炮和火箭炮。21世纪初，俄罗斯、泰国等少数国家军队编有炮兵师。