L’artillerie est à la fois une arme et un service. Depuis 1822, le bureau de l’artillerie, qui deviendra en 1863 la Direction de l’artillerie (alors 4e Direction) du ministère, gère, au nom du ministre de la guerre, le Service de l’artillerie encadré par des officiers de l’ État-major particulier de l’artillerie qui regroupe les officiers, sous-officiers et employés d’artillerie servant hors des corps de troupe (état-majors, écoles, services).
Le service étudie et réalise les armements de toute l’armée française et une grande partie de ses autres matériels. Il dispose, à cet effet, des Établissements de l’artillerie.
Les objets moulés, et d’abord les bouches à feu et projectiles, sont fabriqués dans les fonderies de Douai, Strasbourg et Toulouse fonctionnant « à l’entreprise » : un entrepreneur civil fournit la main-d’œuvre et la matière première, utilise le matériel (outils et machines) de l’établissement et présente au contrôle du Service les produits finis.
Les affûts, voitures et « attirails » sont fabriqués et réparés par 8 arsenaux ayant à leur tête un général inspecteur et fonctionnant « en régie » : la fabrication est donc entièrement réalisée par le Service de l’artillerie.
Les manufactures d’armes fabriquent les armes portatives et les armes blanches ; elles fonctionnent à l’entreprise. Celles de Maubeuge, Mutzig et Klingenthal, situées près des frontières, seront plus tard supprimées et repliées sur celle de Châtellerault créée en 1815.
Les poudres proviennent de poudreries et raffineries de salpêtre ayant à leur tête un colonel directeur des poudreries.
La fabrication des artifices et fusées, ainsi que l’instruction des spécialistes artificiers des établissements et corps de troupe, s’effectuent à l’École de pyrotechnie, à Metz depuis 1824.
Le contrôle des fabrications est effectué par la Direction (plus tard Inspection) des forges. Ce service examine ou fournit (après analyse) aux établissements, les matières premières ou pièces ébauchées. Ses officiers surveillent l’exécution des commandes et en contrôlent les résultats.
L’étude et la fabrication des instruments de précision nécessaires aux fabrications et à leur contrôle s’effectuent à l’Atelier de précision situé à Paris, place Saint-Thomas-d’Aquin, où il voisine avec un Atelier de matériel, le Musée de l’artillerie et le secrétariat du Comité de l’artillerie. L’ensemble forme les services de Saint-Thomas-d’Aquin regroupés plus tard en Dépôt de l’artillerie.
Les matériels fabriqués par les établissements et contrôlés par le service sont « réceptionnés » par les Directions d’artillerie (organismes régionaux) qui les délivrent, sur instructions du ministre, aux corps de troupe. Les directeurs d’artillerie sont ainsi les intermédiaires entre le service et les différentes armes. De plus ils ont le commandement de l’artillerie des places situées sur leur territoire.
Le Comité de l’artillerie donne un avis sur les résultats des études et essais des Commissions permanentes (comme celle des « bouches à feu » et celle des « affûts ») ou temporaires ; mais seul le ministre donne les ordres et alloue les crédits. A défaut de commissions spéciales, les expériences sont confiées aux arsenaux ou aux écoles d’artillerie qui se trouvent dans les garnisons des régiments à pied de 1816 et instruisent les sous-officiers et spécialistes des corps de troupe.
Le Comité s’intéresse aux ouvrages et publications relatifs à l’armée de terre. Le Mémorial de l’artillerie, qu’il contrôle, est une revue précieuse pour la formation technique des officiers d’artillerie. Ses articles leur font connaître les études effectuées et les progrès accomplis.
L’École d’application de l’artillerie et du génie de Metz est chargée de la formation des sous-lieutenants sortant de l’École polytechnique. Des officiers y professent, qui sont d’éminents mathématiciens : Piobert, Morin, Poncelet, Didion. Ils y côtoient des professeurs civils dont le mathématicien Poisson « examinateur des élèves d’artillerie ». Lorsque les nombreux officiers ainsi formés seront promus capitaines en second, ils seront d’abord détachés dans le Service pour y exercer des fonctions techniques en attendant leur promotion au grade de capitaine en premier.
Les officiers sortant du rang ne reçoivent pas d’instruction particulière et sont le plus souvent utilisés, suivant les aptitudes acquises dans l’exercice de leurs fonctions antérieures, dans des postes subalternes. Certains passent dans les Gardes d’artillerie, employés militaires chargés de la conservation, de la gestion et de la distribution des matériels, munitions et attirails du Service de l’artillerie.