戚继光在与倭寇作战中，看到了旧日军制弊端，加之他所积累的大量实战经验，提出了以募兵制取代旧的卫所制的主张，在胡宗宪、挂辑任惜谭纶支持下招募义乌矿徒，组成了戚家军，并且把这支招募矿徒组成的军队训练成为能征敢战的劲旅。
戚继光从小受到很好的文化教育，他的老师梁玠对他的影响很大。戚继光也因此成为一名文武双全的将领。他在训练军士的过程中写成了《练兵实纪》和《纪效新书》，其中体现了他的主要军事思想。
戚继光通过募兵改造军队，重组为队、哨的编制，以十二人为一小队，队长在前，火夫在后，小队左右各五人，左右第一人执长牌、藤牌，手持戚家刀，再后二人持狼筅。狼筅是戚继光发明的武器，以长竹上置铁刺，以防倭刀且可保护牌手。
后面四人持长枪，每二人护一牌、筅手，后二人用短刀，以为长兵器的补充。最后一人为“火兵”，即后勤兵，以备小队军食。“火兵”能够学好武艺，达到精熟，则升为正兵。
这种以小队为单位的作战方法，被称为鸳鸯阵法，对付倭寇极为有效。以四小队为一哨，便于部队的分合与机动作战。
此外戚继光还改革了战车、火炮，戚家军使用的虎蹲炮，不仅方便搬运，而且安全，火器成为戚家军使用的重要武器。后来戚继光守蓟镇，建空心敌台，里面即可存放火药。
在对军队的训练上，戚继光更重视军士的素质。他招募军士只招朴实的农民，而且告诫他们说：“凡你们本为立功名报效而集，兵是杀贼的东西，贼是杀百姓的东西，百姓们岂不是要你们的杀贼？设使你们果肯杀贼，守军法，不扰害他，如何不奉承你们？”
他还说：“凡你们当兵之日，虽刮风下雨，袖手高坐，也少不得你一日三分。这银分毫都是官府征派你地方百姓办纳来的。你在家那个不是耕种的百姓，你肯思量在家种田时办纳的苦楚艰难，即当思量今日食银容易，又不用你耕种担作，养了一年，不过望你一二阵杀胜，你不肯杀贼保障他，养你何用？”（戚继光：《纪效新书》卷四《论兵紧要禁令篇第四》）
