本文将详细介绍在中世纪战争中投入实战的投石机，涵盖投石机的技术细节与作战细节。
在围攻战中，攻守双方都会使用相同的投射武器。按照其动力来源以及投射的矢石种类，这些武器也被分成了不同类型。在中世纪，用来发射石块或者标枪的攻城武器主要采用三种动力。在此之中，只有两种动力在早前的古典时代中也有所应用，即扭力（Torsion）和张力（Tension），第三种出现时间较晚的方式则是配重。扭力发射指的是，在用力将绳索反复旋转拉紧之后突然释放，借此射出矢石。张力则完全依赖于绳索的弹性和韧性，其原理与弓箭相似。这两种设计都可以说是直接从罗马时代传承下来的。维楚维斯（Vitruvius）曾详细记载过这类攻城武器的结构，后来的韦格蒂乌斯、普罗科皮乌斯、阿米阿努斯也在著作中告诉了我们这些为西欧条顿诸国所使用的武器来自何处。在黑暗时期，君士坦丁堡始终能够按照古代工艺生产精良的扭力和张力式攻城武器，亚得里亚海（Adriatic）以西诸国则只能按照罗马样本生产小型而且粗糙的复制品。
在扭力式攻城武器中，扭力投石机要算是最佳的代表，而它们在重型攻城武器中也始终占据着最重要的角色。其主体结构由两根短而粗的木桩和两组或四组绳索组成。只要在两组绳索之间安插一根木梁，并将其向后拖动以使绳索向相反的方向扭转，即可产生强大的动力。为发射石弹，木梁末端通常会装有勺型结构或吊索。在工程师将石块或由铅、石块制成的球形弹丸放入勺型结构或吊索中后就会释放木梁，绳索在释放瞬间所产生的力量就会将石块或弹丸朝着抛物线的轨迹高高地抛出。由于整个机械的工作都取决于每次发射时的具体扭力，因此这种投石机很难精确瞄准。举例而言，天气过干或过湿都会对绳索造成极大影响。不过在攻击很容易瞄准的大型目标时，投石机还是很有效的，尤其是对于我们所说的“轰击”（Bombarding）任务可以算是极为合适，如将弹丸投掷到有城墙的城市或设防阵地内部等。这种武器首次被称为投石机（Mangon）是在886年，修士阿波在记录巴黎围攻战时采用了这一称呼。在那之前，扭力式投石机一直被简单地称为“投石器”（Fundus或Fundibula，相当于英语Sling，与投石兵所用的绳索同名）。如前文所述，这种所谓“投石器”肯定也就是查理曼大帝在行李纵列中所携带者。毫无疑问，扭力式投石机正是阿米阿努斯和普罗科皮乌斯笔下那些罗马投石机（Onager）的直系子孙。
扭力投石机
第二种以张力作为动力来源的攻城武器可以用巨弩（Balista）举例说明。普罗科皮乌斯记录537年贝利撒留防守罗马城时所使用的各种武器时，曾对于巨弩做了极为清晰的描述，诚如其所言，这种武器实质上就是一个巨型的弩机。他写道：
“这些武器在大体上与弓的形状相同，只不过弓臂是安装在中央的一个箱型框架上，而这个框架又是安装在一根铁梁之上。在向敌军发射弓箭时，首先要向后拉动连接着弓背的绳索，之后将弩箭放入框架中，这种弩箭比普通箭矢要粗四倍，但长度却只有其一半，另外，它们也不像普通箭矢那样在尾部沾有羽毛，而是在尾部安装了仿照羽毛形状制造的木片。巨弩两侧各有一名士兵负责用机械装置（如绞盘等）向后拉动弓弦。释放之后，弓弦会向前运动射出弩箭，其力量至少相当于两支普通箭矢，因此完全可以击碎石头、射穿树干。”
在这段文字中，普罗科皮乌斯忽略了两个重要部分。首先，他忽略了向后拉动弓弦的装置，所幸阿米阿努斯曾记载这种装置就是小型的绞盘，只要反复旋转即可拉动弓弦。另外，普罗科皮乌斯也没有记录弓弦通常都是以拧成绳状的动物内脏制成。在拉紧之后，弓弦会被固定在铁梁或者木梁上的凸起处或凹槽中。之后只要将铁梁或木梁直接指向目标即可瞄准，一旦瞄准精确后，工程师就会释放弓弦，将弩箭发射出去。韦格蒂乌斯对于巨弩的描述要比普罗科皮乌斯简短很多，但也记载了弓臂越长，弩箭射出时的威力就越大。这种巨弩的威力一定十分惊人，在维蒂吉斯围攻罗马时，普罗科皮乌斯曾亲眼见到一位身着重甲的哥特将军被弩箭钉在了一颗树干上，其穿透树*深度之大，导致尸体在树干上挂了很长时间都没有掉下来。另外，巨弩所能够发射的并非只有弩箭，还有更长的标枪。修士阿波告诉我们，在巴黎围攻战中，修道院长埃博拉斯曾射出一支运气不错的标枪，好几个丹麦人都被这一根标枪所射穿。看到这个场面，修道院长还向手下士兵们打趣说敌人就像是被穿在一根木棍上的烤鸡，要他们“把敌人的尸体抬到厨房去”。
巨弩
由于在发射弩箭或标枪时能够径直进行瞄准，而无须像投石机所发射的石块那样需要曲射，巨弩相比投石机显然能够进行更精确的瞄准，就好像如今的火炮。因此在对小型目标进行射击时，巨弩显得十分有用。相比之下，投石机则更适于攻击大型目标。对围攻者而言，他们可以使用巨弩去射*他们所攻击的那部分城墙上方的守军，反过来，守军也会用巨弩去射*那些暴露在掩体以外的进攻者，尤其是那些距离超过了普通弓箭或投枪射程的敌军。在阿波修士对巴黎围攻战的记载中，指导丹麦人建造攻城锤的工程师就曾在距离城墙很远的距离上被弩炮射*。
我们必须牢记，9世纪的攻城武器与其在4世纪由罗马人建造的同类武器相比，工艺是极为粗糙的。可能有很多在阿米阿努斯的时代里用铁制造的部件，在阿波的时代里就只能用木材制造了。法兰克人甚至可能都无法用铁来制造巨弩的弓臂，在巴黎围攻战时，巨弩的弓臂和托架可能都是用木材制成的。
毫无疑问，巨弩就是后世那些手弩的前身。罗马人曾经拥有并使用过手弩，但11世纪的拜占庭人却在保留着其余罗马武器的同时将它们遗忘掉了。但在西方，手弩不仅被保留了下来，而且在十字军的时代之前就得到了广泛使用。亚眠的盖伊（Guy of Amiens）在著作中特别指出，诺曼人威廉带到哈斯丁战场上的弩手（Balistantes）并不比弓箭手（Sagittarii）要少。在早期的十字军中，同样也存在大量弩手，只是他们在对付突厥人的时候，起初并不懂得如何正确部署弩手。安娜·科姆尼娜（Anna Comnena）对于十字军使用的手弩曾做过详细说明，从中我们可以看到其结构简直就是将普罗科皮乌斯笔下的巨弩直接缩小了一样。只不过由于其尺寸较小，拉弦也不再需要绞盘，而直接依靠躯干自身的力量即可。她写道：“这种迄今为止还不曾为人们所熟悉的脚张弩，并非像普通弓箭那样左手握弓，右手拉弦，而是需要射手弯下腰用脚踩住弓臂，同时再用双手全力拉弦。在弩身中央，有一个长度相当于一支箭的半圆形凹槽，一直延伸至弩身中部。这种弩使用的箭矢多种多样。在射击前，将箭矢放置在凹槽中，释放弓弦后箭矢即向前射出。弩箭能够轻易穿透树木或者金属，有时甚至整支箭都会被射入城墙或其余障碍物之中。”我们不知道是哪一位天才发明了这种可供单兵使用的缩小版巨弩，也无法确定其诞生的确切日期。我们只能推测，在黑暗时期最黑暗的年份里（即10世纪末期），一些工程师从罗马时代的手稿中复原出了这种武器。
一幅表现中世纪围攻战场面的画作，图中几乎出现了当时所有的攻城武器
至于配重式投石机等其他利用杠杆原理运转的攻城武器，我们将在介绍12世纪战争艺术的章节中再加以介绍。虽然我们确实无从知晓配重式投石机在何时被投入使用，但在本章所述的9世纪至11世纪中，它们显然还没有出现。在早期的编年史中，由于作者们总是会用不同名字来指代同一种武器，因此也会给读者造成巨大的混乱。在实际情况下，所有攻城武器都可以被分为两种，要么是投石机那样依靠扭力发射，要么是巨弩那样依靠张力发射。但在史料中，所有这些武器都会被混杂在一起，冠以“投石器”“抛石机”“投石机”“攻城武器“攻城器械”或者“弩炮”等名称，导致记载变得极为模糊不清。其原因则是由于这些编年史的作者多是神职人员而非行伍出身，自己也无法区分笔下那些武器的区别。除此以外，工程师们对武器所进行的改造，也会引发这种混乱。如投石机本应用来发射石弹，但有时也会被制造成发射标枪的机械，本应用于精确发射弩箭或其他箭矢的巨弩，也可能会被用来投掷石块。
