卫所制度注定只是一时的，改革刻不容缓。前面提到，卫所制度的本意，在于兵农合一，解决国初生产力不足的问题，到了中后期国家生产力逐渐恢复，生产人口日益增多的情况下，卫所制度的存在就失去了意义，政府应当逐步、计划性地进行兵制改革，逐渐将卫所制度淘汰掉。
这一点永乐皇帝十分清楚，因此在迁都北京以后，立即设立了京营，培养了二十余万常备军，在九边等地也逐渐以职业兵替代卫所军队。但是广袤的内地却依然存在着众多有田有籍却无人的“幽灵”卫所，军官占役严重、卫所军人逃往日益增多。不过因为一系列政治事件，使得这场改革被无限推延，直到局势越发不可收拾，卫所制才逐渐退出历史舞台。
随后战火催生了营伍制。明英宗正统年间——也就是洪武之后第五位皇帝，改革才逐渐拉开序幕。土木堡之变后，明军京营损失殆尽，各地边防陷入危机，随后又有蒙古部落入侵北京，在卫所部队不堪用、不足用的情况下，明廷派遣御史前往内地募兵。
后来战事不断，为了弥补军队数量的不足，募兵成了常态，时时补充，到了嘉靖时代便大规模展开，卫所制度彻底边缘化，募兵成为了明军主力。
募兵称之为营伍兵，编制、待遇与卫所不同。
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营伍制下，将官分别为总兵、副将、参将、游击、千总、把总等，而卫所制为都指挥使、指挥佥事、千户、百户、总旗、小旗。一个卫为五千六百人左右，营伍制一营的兵力大约在两千两百五十人到四千五百人之间。卫所部队有土地耕种，而营伍兵有军饷可拿。
募兵制施行以后，明军的战斗力得到了大幅提升，最为著名的莫过于东南地区的戚家军、俞家军，东北地区的关宁骑兵，西北地区的秦兵等。这些军人以壮龄参军、职业作战，并且凭军功可以拿赏金或升官，实现阶级跃迁，因此作战士气更为旺盛。
营伍制的存在，使得明军得以与国内外反对势力展开作战，比如万历年间入朝征倭，部队虽然人数不多，但都是从辽东、宣府、延绥、浙江等地的作战劲旅中抽调，因此取得了对倭作战的胜利。如果此时明朝依然普遍使用卫所制，那么部队的战斗力根本无法应对长途远征以及持久作战。
