辛亥革命后，1912年，阎锡山担任山西都督，加紧军火制造，从日本、德国、英国引进先进的管理经验和机械设备，聘用国外军工厂技术人员，逐步扩建山西机器局。
在这之前，山西机械局还叫山西军人工艺实习厂的时候，这里上设总办，由晋军第一旅旅长商震兼，李蒙淑任厂长，下设三个科，其中第二科分工专管制造火药和枪弹。
1921年，实习厂从上海高昌庙所设的陆军部国营军器工厂订购子弹机一套，日产子弹1万发，后经太原育才机器厂仿造了子弹机，产量翻了一番，日产2万发。
另可以制造六五步枪、七九步枪和冲锋枪的子弹，此乃山西制造军备之开始。
在制造枪弹成功的同时，又开始研制手榴弹，弹体分铁皮与铸铁两种，经过多次实验和战场的实践，木柄铸铁手榴弹弹体可以爆裂成数十粒乃至上百粒弹片，杀伤力大，成为山西造军火中的名牌，最高日产达十万多颗。
南京和沈阳兵工厂均仿制，公认山西研制的手榴弹威力最大。
1923年7月，山西军人工艺实习厂再度改组，将下设三个科所属的生产车间均改为厂，并新设置了枪弹厂、炸弹厂、炮弹厂、无烟药厂、炸药厂，制酸厂。
另外，阎锡山还在太原东山成立了独立的黑药厂和压药厂，随着枪弹、炸弹和炮弹的产量日增，火药生产赶不上需要，除白色起爆炸药外，还生产了皮克林酸炸药，为降低成本，又研制生产了铅粉炸药，但在实用中出现爆炸不良等现象。
1924年，在日本帝国大学学化工的张恺毕业归来，仿制成本低廉的**炸药成功，阎将此炸药命名为恺字炸药。
1926年，阎将制酸厂、无烟药厂和炸药厂从山西军人工艺实习厂划分出来，和黑药厂、压药厂合并改组为独立的太原火药厂，委张恺为厂长，不仅火药产量提高了，还先后研制成速燃火烟药，解决了大量生产迫击炮弹所需的抛射药，以及引信定时慢药。
恺字炸药的试制成功，促进了炸弹、炮弹的大量生产。
1927年1月阎锡山又改山西军人工艺实习厂为太原兵工厂，这标志着山西军火生产由轻武器向重武器的迅猛发展。
太原兵工厂和火药厂共有设备3800部，职工1.5万人，其规模堪与全国最大的汉阳兵工厂、沈阳兵工厂相媲美。
1928年8月，蒋介石为削弱他人计，以北伐胜利为由召开编遣会议搞裁军。 阎锡山投其所好，复改太原兵工厂为山西军人工艺实习厂，以伪对假，而其内部组织依旧，军火生产有增无减。
从1928年至1930年间，太原兵工厂的月产量为:轻重炮35门，迫击炮100门，步枪3000支，机枪15挺，冲锋枪900支，炮弹1.5万发，迫击炮弹9000发，子弹420万发。
阎锡山依靠这些武器装备，使晋军发展到30万人的兵力，并有余力高价出售武器给李宗仁、马鸿逵、马步芳等外省军阀。
1930年，历时半年的蒋、冯、阎中原大战以蒋介石获胜告终，阎锡山下野避居大连。
蒋介石责成**统一节制晋、绥两省军政事宜，决定编遣晋绥军，太原兵工厂和火药厂的军火生产因此停止。
两厂于1931年4月合并为太原修械所，原有的1.5万名职工裁减为1800名，只作一些军械修配和民品生产。
"九一八"事变后，在全国人民一致要求抗日的形势下，蒋介石和阎锡山握手言和。
1932年3月阎锡山复由蒋介石任命为太原绥靖公署主任，重掌文武大权。乃将太原修械所一分为二，即将太原兵工厂部分改为壬申(是年为壬申年)制造厂，原火药厂部分改为壬申化学厂，两厂职工恢复到5000人。
另将太原育才机器厂和太原育才炼钢厂合并为太原育才炼钢机器厂。
原太原兵工厂的设备原封不动地划归壬申制造厂后，为避免蒋介石起疑，将炮厂与水压机厂合称壬申第一厂，炮弹和炸弹两厂合称壬申第二厂，步枪厂改称壬申第三厂，枪弹厂改称壬申第四厂，机关枪厂与熔炼等四厂合称壬申第五厂，冲锋枪厂改称壬申第六厂。
总称为壬申制造厂的组织与原兵工厂并无实质上的不同，只是加大了民用产品的生产。
1934年9月，阎锡山为防止蒋介石南京政权"收归国有"的企图，又在一夜之间将这些改组的工厂变成了"民办"工厂，将上述各厂划归西北实业公司管辖。因为西北实业公司是属于新成立的山西公营事业董事会领导的民营企业，其实也仅仅是改变了一下厂名而已。如壬申一厂改称西北机车厂，壬申二厂改称西北农工机器厂等等。
阎锡山的这些兵工厂到1937年"七七"事变前，共有职工7000多人。
日军进犯山西后，频繁轰炸，各厂无法生产，阎锡山想把工厂设备抢运到后方川陕等地，但直到11月8日日军占领太原前，只运走小型机床1000余部和动力电机200余部，仅占西北制造厂18个分厂全部财产的2%，其余设备悉数落入敌手。
日军将其中较好的设备4000余部和西北炼钢厂炼焦部提炼汽油的设备及设在左云县的育才炼油厂设备拆卸装箱，运往日本的东京、大阪和伪满的沈阳、大连，利用这些设备组织生产军火和军用物资，以战养战。
抗战爆发以后西北制造厂(即太原兵工厂)迁往陕、川，共迁走机床1000多台，原料3万吨，加上部分人员迁往晋西南，接收当地原有的的一些小型工厂和设备，陕、川、晋三地共有大小分厂7个，员工2500多人，设备700多台。
抗战胜利后，阎锡山命西北实业公司经理彭士弘太原接收日本侵占的兵工厂和民用工厂46处，并将各地分厂陆续迁回，综合调整为5个兵工厂，隶属于西北实业公司工务处(1947年8月，西北实业公司更名为西北实业建设公司)，5个兵工厂包括西北制造厂、西北修造厂、西北机床厂、西北育才炼钢机器厂、西北化学厂。
5个厂共有员工12000多人，设备2000多台，1949年5月24日，太原解放，五座兵工厂全部被解放军接收，太原兵工厂也成为了历史。