第一次世界大戰(zhàn)后期，根據(jù)戰(zhàn)場上的經(jīng)驗，美國遠征軍總司令潘興將軍提出了研發(fā)一種大口徑重機槍的要求，以便能夠?qū)Ω稇?zhàn)場上越來越多的坦克及裝甲車輛，也可摧毀其他有防護的地面目標(biāo)或軍用飛機。1917年7月，正式下達了研究任務(wù)。研制這樣的重型槍支的任務(wù)落到了著名槍械設(shè)計師約翰·勃朗寧的身上（當(dāng)時他與柯爾特兵工廠的合作比較多），而配套彈藥的研究則落到了溫徹斯特武器公司的身上（約翰·勃朗寧原來的合作對象）。由于趕時間，溫徹斯特公司一開始是把.30-06槍彈按比例放大成.50口徑，但試驗中卻發(fā)現(xiàn)性能不如理想，不得不重新設(shè)計。

同時，勃朗寧也在把.30-06口徑的M1917重機槍進行放大，設(shè)計出樣槍。但由于新彈未能及時提供，所以一直在1918年10月進行了第一次正式的試射（此前的試射都是單發(fā)）。試驗中共發(fā)射了877發(fā)，理論射速一分鐘約500發(fā)，槍口初速約700米/秒左右，這樣初速比潘興將軍提出的最低要求（820米/秒）低了許多的。另外初制樣槍也太重，連同槍架總重達72.7公斤。

一戰(zhàn)于1918年11月結(jié)束，不過.50機槍和槍彈則根據(jù)試驗結(jié)果而繼續(xù)改進。結(jié)果新式重機槍的結(jié)構(gòu)在1921年才完成比較滿意的設(shè)計，正式定型為“M1921?.50口徑機槍”（machine gun, .50 calibre, M1921），但事實上在1923年才正式定型，而且直到1925年才正式獲得采用。M1921水冷機槍主要用于步兵對付坦克和帶有裝甲鋼板防護的車輛，及海軍的防空武器。

M1921機槍實際上是.30-06口徑的勃朗寧M1917機槍的放大型，也是采用水冷式槍管，彈鏈供彈，不同之處是增加了防止“走火”的后阻鐵和液壓緩沖器，為了便于雙手操作，把帶扳機的單個小握把改為兩個D型握把，扳機則改成下壓式的蝴蝶形狀設(shè)計。

后來為了擴大該槍的使用范圍，使這種武器通用性更強，特別是為了使這種.50口徑機槍能用到飛機上，美國陸軍在1930年左右開始試驗略加改進的M1921A1機槍。關(guān)鍵的設(shè)計改變由陸軍兵器部的塞繆爾·格林博士（Samuel G. Green）負責(zé)，他重新設(shè)計了機匣，使它既可以安裝水冷套筒或風(fēng)冷套筒，分別選擇水冷槍管或風(fēng)冷槍管。他還研制了一個可自由選擇左邊或右邊供彈的受彈機，除此以外還有柯爾特公司的一些細節(jié)上的改進。這種試驗型最初被稱為T1機槍，略加改進后又研制了T2機槍。最后T2機槍被美國陸軍M1921A1重新命名為M2機槍。

M2機槍有3種型號，分別為水冷防空型、風(fēng)冷地面型及風(fēng)冷航空型。由于用途不同，冷卻手段也不同，所以這三種型號的射速也不相同。水冷防空型的射速為600～750發(fā)/分，風(fēng)冷地面型為400～500發(fā)/分，風(fēng)冷航空型則為750～850發(fā)/分。

風(fēng)冷地面型由于槍管太輕而使得持續(xù)火力時間太短，所以在1933年左右又出現(xiàn)了重槍管型，這種武器又稱為“M2重型槍管”或簡稱為M2HB，并且成為了地面型的標(biāo)準(zhǔn)型號。

為了提高彈頭初速，以增大侵徹能力和有效射程，在1937年先是改進了發(fā)射藥，使初速從2500fps提高到2700fps，在1940年又把彈頭重量從750格令改成710格令，這樣在36英寸槍管上的初速有2810fps。在1938年的時候，還把兩種地面型（M2HB和水冷型M2）的槍管長度從36英寸增加至45英寸。

M1919系列機槍有著光輝的歷史，但它的成功卻不是一帆風(fēng)順的，其研制過程整整持續(xù)了16年。

1910年，勃朗寧在美國猶他州展出了他設(shè)計的第一挺樣槍，但直到1917年該槍才受到軍方的關(guān)注，這便是M1919系列機槍的早期型M1917。究其原因，美國在一戰(zhàn)期間從法國購買了38000挺M1915紹沙機槍。該槍在射擊過程中極不穩(wěn)定，且半圓形彈匣易損壞，導(dǎo)致其在美軍中口碑不佳。據(jù)說，有些美國士兵在歐洲戰(zhàn)場上甚至干脆將不適用的紹沙機槍扔掉了。鑒于此，美國國防部開始著手在國內(nèi)尋求一種作用可靠的機槍，于是勃朗寧的M1917機槍才能夠得以一展才華而初嘗勝果。

紹沙機槍出現(xiàn)上述問題的原因在于槍機和槍管后坐行程過長，而M1917機槍則采用槍管短后坐式解決了這一問題：槍彈擊發(fā)后，槍機和槍管只共同后坐一小段行程，機匣中的兩個開鎖斜面同時下壓閉鎖卡鐵兩側(cè)的銷軸，迫使閉鎖卡鐵滑出槍機下部的閉鎖槽，于是槍機開鎖，脫離槍管節(jié)套，單獨后坐；槍管節(jié)套在慣性作用下向后運動，一方面壓縮槍管復(fù)進簧，一方面迫使加速機構(gòu)后轉(zhuǎn)，促動槍機加快后坐速度，繼續(xù)壓縮復(fù)進簧。后坐過程中，槍機上方的取彈器從彈帶中抽出一發(fā)槍彈，其前端的T形抽殼鉤則從彈膛內(nèi)抽出發(fā)射過的彈殼。槍機后坐到位后，復(fù)進簧伸縮，推動槍機復(fù)進，拋殼挺撞擊彈殼，使之向下方拋出。槍機繼續(xù)復(fù)進，完成推彈入膛、槍機與槍管的閉鎖動作。在槍機與槍管共同復(fù)進過程中，打擊槍彈底火，完成一個自動循環(huán)過程。

美國戰(zhàn)爭部的一個委員會在對勃朗寧M1917機槍進行試驗時，兩萬發(fā)槍彈順利地“穿膛”而過，但委員會認為這是一個例外。于是，勃朗寧在第二型機槍上采用了加長彈鏈，能夠進行48分12秒的連續(xù)發(fā)射。勃朗寧機槍的出色表現(xiàn)，使那些抱怨者閉了嘴，并獲得了1萬挺機槍的定單。到一戰(zhàn)結(jié)束，勃朗寧總共提供了56608挺機槍。