戚繼光一向重視部隊的武器裝備，他認為武器裝備是取得勝利的關鍵因素之一。在作戰閑暇之際，戚繼光首先分析研究倭寇們的武器裝備和明軍的武器裝備之間的差別。

倭寇主要使用日本刀和弓，其次是鳥銃等火器。其實弓箭和鳥銃在明軍的抗倭部隊中也有，而且性能也不落后。但是日本長刀就不一樣了，倭寇們用的刀長約一米四左右，有長柄，其長度與重量大約是明軍常用配刀的兩倍左右，而且可以雙手進行劈砍。倭寇幾乎每人必配三把刀：一長刀，又叫配刀，是他們的主要作戰兵器；長刀上又配一小刀，以便雜用；另配有一刺刀，分為兩種，長約一尺左右的叫解手刀，長一尺余的叫急拔刀。在作戰中，倭寇往往長刀和短刀雜相使用，稍遠的則用長刀，而近搏則是用短刀，非常靈活。而明軍士兵裝備的往往是單刀和藤牌，二者都只能單手使用，單手使用的力量遠沒有對方雙手使用的力量大，而且使用起來也遠遠沒有對方靈活。不僅如此，由于當時的戰斗都是小規模的，對武器的要求也就很高。許多日本武士對刀十分重視，日本當時的制刀技術也非常發達，他們在制刀的時候采用“包鋼”技術，這樣的刀刀身整體十分堅固。并不是說明朝的制刀技術落后，其實日本的制刀技術大部分繼承的是唐代的制刀技術，明朝時中國也掌握了“包鋼”技術，不過由于這種方法造價很高，大規模的軍隊裝備不起，所以只有一些將官配有這種好刀，而一般明軍配備的是一種短單手刀，這種刀只有刀刃部分才是鋼制，我們可以想象到明軍士兵和倭寇們對抗的時候單刀對劈砍的慘痛結局。

另外，倭寇們的戰術和明軍有所不同，倭寇們受不同的首領指揮，主要目的在于劫掠中國的財富，他們各自成股、分散流竄，缺乏統一的作戰指揮。一般說來，各股倭寇在海上嘯聚窺視，選擇明軍薄弱地點登陸，之后立刻焚毀船只，以示背水死戰的決心。

行軍時，倭寇往往三十人結成一隊，也有的四五十人或二三十人結成一隊，隊與隊之間相距一至二里。領隊人揮舞百腳旗，以最強悍的武士為前鋒和后衛，中間是一些強弱相雜的武士，一隊人魚貫而行，形成了長蛇陣，整個隊伍可延綿數十里，不容易被包圍。遇有敵情，即以海螺為號，聚攏起來，互相救援。

在與明軍對陣時，倭寇隊形四分五裂，但經常是背向太陽，東一處西一處，往往能夠包圍住明軍。他們往往先派出一些人在陣前跳躍蹲伏，極盡挑釁之能事，誘使明軍胡亂放箭支、火器，等到明軍箭支、火器消耗完之后再開始進攻；抑或以逸待勞，待明軍行動以后再行進攻。進攻的時候，以善于使刀的武士在前面沖鋒，并且用俘獲的婦女老幼為先鋒，使明軍眼花繚亂，然后揮刀上晃下砍，擊殺明軍；或者列出蝴蝶陣，首領揮舞本國扇子為號令，一人揮扇指揮，眾人都揮舞長刀，刀光閃閃，乘明軍被刀光晃住眼睛的時候，即行劈砍，這樣往往能使明軍陷入失敗的境地。倭寇們在吃了敗仗的時候，往往馬上扔掉搶來的婦女、財物，在明軍士兵互相爭搶的時候，趁機逃跑。倭寇們還特別善于施行詭計，他們有時喬裝打扮成農民、市民等進行突然襲擊，有時采用聲東擊西的方法等等；而明軍的各個部隊則往往被動出擊，他們的反應速度比較慢，另外各個部隊之間缺乏合理有效的配合，即使能夠聯合作戰，各部之間也容易互相推諉，貽誤戰機，加上明軍士兵的整體素質較差，戰斗力較弱，所以明軍和倭寇的戰斗往往是敗多勝少。

戚繼光認為，如果要改變這種局面，首先必須更新士兵們的裝備，使明軍的裝備能夠有效地克制敵人長刀威力的發揮；另外還必須建立新的士兵選拔體制、訓練體制和作戰指揮體制，建立一支全新的部隊，專門用于對倭寇的作戰，這樣一來，抗擊倭寇的事業才有可能取得決定性的勝利。他認為首要任務是應該解決明軍裝備上的差距，尋找一種克敵制勝的辦法。戚繼光為了改變裝備的劣勢，開始重新采用“包鋼”技術，他仿制日本長刀鍛造“戚家刀”。這種刀的刀身類似日本刀，不過長度要比日本長刀短小，有些資料顯示是八十到九十厘米左右，而且為了適合明軍的使用習慣，刀柄有一個向下的弧度，一般資料認為是單手使用的，有的資料也說單雙手都可以操控，這使得明軍在兵器上擁有了對抗倭寇的能力。另外，還要根據倭寇們的作戰特點對部隊進行重新編制，根據士兵們的年齡、體質對士兵進行分類，不同類別的士兵要完成不同的任務，不同任務的士兵配備不同的裝備，形成一個個攻防兼備的小的作戰隊形，全隊隊員各用其所長，配合作戰，然后一個個小的作戰隊形構成整個作戰部隊。如果在作戰中有的小隊形中的個別士兵出現了損失，可以根據實際情況重新組合，而不影響小隊形的戰斗力的發揮。在這種思想指導下，在長時間的作戰實踐中，戚繼光逐漸形成了較為成熟的作戰思想和編隊方法，這就是聞名后世的專門用于對倭寇作戰的“鴛鴦陣”。

“鴛鴦陣”陣形一般以十一人為一隊，最前面的人作為隊長，接下來的兩個人一個人手執長牌，另一個手執藤牌。長牌手手執較長的盾牌用來遮擋倭寇的重箭、長槍等長兵器，而藤牌手則手執較為輕便的藤牌并帶有標槍、腰刀。長牌手和藤牌手主要掩護后隊前進，藤牌手除了掩護之外還可與敵近戰。再后面的二人作為狼筅手，狼筅是利用我國南方生長的毛竹，選取那些既老而且堅實的毛竹，用刀將毛竹的前端斜削成尖狀，去掉竹葉，留下主干四周尖銳的枝丫，做成狼筅。每支狼筅長三米左右，作戰時狼筅手手執狼筅，主要利用狼筅前端的利刃刺殺敵人，以掩護盾牌手的推進和后面長槍手的進擊。再接著是四名手執長槍的長槍手，左右各二人，分別照應前面左右兩邊的盾牌手和狼筅手。再跟進的是使用镋鈀的短兵手，如敵人迂回攻擊，短兵手即持镋鈀沖上前去劈殺敵人。“鴛鴦陣”不但使矛與盾、刀與箭緊密結合，而且充分發揮了各種兵器的效能，其陣形變化靈活，可以根據情況和作戰需要變縱隊為橫隊，可以變一陣為左、右兩小陣，或者左、中、右三小陣。陣法可以隨機應變，變縱隊為橫隊即稱兩儀陣，兩儀陣又可變為三才陣：當陣形變化成兩個小陣時稱為“兩儀陣”，左右盾牌手分別隨左右狼筅手、長槍手和短兵手，護衛其進攻；當變成三個小的陣形時稱為“三才陣”，這時，狼筅手、長槍手和短兵手居中，同時盾牌手在左右兩側護衛。這些變化了的陣法又稱“變鴛鴦陣”，這樣的隊形不但便于管理，而且便于日常訓練，便于士兵們的協同作戰。在日常生活、訓練中，一個隊的士兵幾乎天天在一起，隊長了解手下的每一個士兵，士兵之間也非常熟悉、默契，在作戰中就能夠較為密切的協同配合，形成整體的戰斗力，充分發揮整體作戰的優勢與長處。

鴛鴦陣運用靈活機動，正好抑制住了倭寇作戰優勢的發揮，進而發揮自己的長處和威力。戚繼光率領的隊伍，經過長期的“鴛鴦陣法”的演練后，在與倭寇的作戰中，幾乎每戰必勝，在后來的牛田之戰中，甚至創造了殺敵六七百余而自己無一陣亡的經典戰例。