人类在战争出现不久以后就学会了建造碉堡。但是那时的军队规模过小，武器射程也很近，因此他们能守住的也只是较短的防线或孤立的一点。即使有一些极长的防线（如中国的长城和英国的哈德良长城）作为例外，但是它们还是无法彻底阻止敌人跨过边境，而只能对敌人起到威慑作用。
尽管碉堡战术和火力在最近的1000年中得到了极大的发展，但是，无论是装备了长弓，枪口装填式滑膛枪，还是火炮的军队，都需要大量士兵来防卫一座碉堡。部队规模太小的话，火力是不够的。
围困战术
堑壕战中用到的大部分军事技术都已经在包围战术中出现了很多年。当两支军队在一个不熟悉的战场作战时，包围战术就会被采用以应用这些技术。
恺撒在高卢战记一书中描述了阿莱西亚之战中古罗马是如何在阿莱西亚城周边建造了两堵巨大的墙的。内墙长为10英里，里面是韦森盖托里克斯的部队，而外墙则阻止了援军与他们会合，罗马军队控制着内墙和外墙之间的部分。被包围了的高卢人在饥荒蔓延开来之后投降了，而他们的援军就在外墙之外却无法进来。修昔底德在他的伯罗奔尼撒战争史一书中也记录了一次相似但却是失败的围困，即雅典人对锡拉库萨的包围。
“siège en forme”（包围），是指在人类发明了攻城机器后，进攻一座城镇或一个碉堡时应用的战术。进攻方会先将城镇包围住，之后要求城内的守军投降。如果没有得到回应，包围城镇的一方就会在城镇周围建造临时碉堡，以阻止守军突围或外部援军与守军会合。之后进攻方就会在守军的武器射程之外开始挖掘一个与城墙平行的壕沟。然后他们就会向城镇的方向再挖掘一个壕沟，这个壕沟为锯齿形，这样里面的士兵就不会被守军火力所伤害，它还同时提供了一个观察守军的有利地点。当这个壕沟深入到敌军火力射程之内时，进攻方就会再挖掘一个与城墙平行的壕沟，这个壕沟具有火力点。必要时在炮火的掩护下，这个过程会被不断重复，直到进攻方的武器进到能准确地在城墙上打开一个缺口为止。为了使部队和援军接近到能够安全地通过缺口进入城内的距离，进攻方会挖掘许多锯齿形的壕沟，并由许多与城墙平行的壕沟来保护并隐藏士兵。这个过程中，进攻方每次都会在一个步骤完成之后要求守军投降。如果在进攻方的第一波攻击中有许多士兵通过了缺口的话，守军就只有死路一条。从古代到中世纪时的习惯就是，经过战斗后成功地拿下一座城镇的军队会屠杀这座城里的所有居民。一些以帖木尔为代表的占领者会将敌人的头骨作成纪念碑以展示自己的强大。
法国革命和拿破仑战争中首次出现的大规模军队成为了堑壕战的第一个要素。在这之前，军队都由小规模的部队组成，他们没有能力在一大片区域内顶住敌人长时间的进攻。大规模军队使取得胜利变得很难，但是通过骑兵和步兵在一次袭击中将敌人打散还是可能的。一个早期的长好几英里的加固军事防线的例子就是托里斯韦德拉斯防线（1810年），这是在半岛战争中，葡萄牙在英国陆军的皇家工程兵指导下构筑的。
摄于1863年5月。19世纪中期，火器技术得到了发展，而这也使上述战术变得更加具有毁灭性。1861年的美国内战中，双方使用的都是这种自拿破仑时代以来几十年来都在用的战术。当这场战争在1865年结束时，它已经预演了一次第一次世界大战，因为美国内战中已经出现了壕沟、机枪、碉堡和巨大的伤亡。战争末期的彼得堡之战已与初期的战役有了很大不同，初期的战役（例如第一次马纳沙斯之役）中，部队仍然可以灵活地运动；一些著名的攻击行动，例如葛底斯堡之役中的皮克特攻击行动，展示了对躲在战壕里的敌人发动攻击是多么无用。 这个变化的主要原因有两个。第一，步枪（例如.58毫米斯普林菲尔德步枪）得到了大量的生产和应用。这种射程为拿破仑时代滑膛枪两倍，并且能在1000米的距离之外杀死一个人的武器使躲在壕沟里或一个临时建造的掩蔽物后的人可以在很远的距离外向敌人射击，进攻方无法快速穿越它与防守方之间的大片空地，硬冲的话则会遭受重大伤亡。（虽然步枪在之前的美国革命中被成功地使用，但是它们主要被用于小规模的狙击部队，并没有得到大规模的应用。） 出现于内战晚期的连发枪极大地提高了射速，同时也增加了伤亡。第二，双方仍然坚持拿破仑式的大规模冲锋战术，这也增加了伤亡，到了战争后期，散兵线战术才成为了标准战术。到了最后，人们为了对抗密集火力，采用了寻找掩蔽物和分散部队两种措施。第三种措施:使用装甲，在那时还并没有被考虑过；第四种措施:速度—即快速进攻到敌人阵地—也没有被采用。
美国内战结束后，堑壕战的其他几个要素也相继出现。首先就是1874年发明的铁丝网，它虽然无法造成严重伤亡，但是可以减缓敌人的进攻速度，这就给了防守战壕的机枪手和步枪兵更多的时间来消灭敌人。第二个出现的是炮火的改善。人类从古代就使用了各种形式的炮火，它从火药得到大量应用至1860年堑壕战出现的这段时间内一直是用来消灭敌人的主要武器，并且还只需要很少的步枪兵支援。但是，克虏伯改进的钢制后膛装填式火炮却增加了炮火的杀伤力量。第三就是高爆弹的出现，它将炮火杀伤力增强了16倍。最后是液压式制退器，最先使用它的法国75毫米野战炮极大地提高了射速。进攻方与防守方之间的大片空地成为了无人区，想要穿越的话则会伤亡惨重
尽管火力的改善和实行征兵制的军队大大改变了战争的形式，可大多数军队完全不知道这些变化多么具有毁灭性，所以也就没有研究对抗措施。在一战开始时，大多数军队都认为这将是一场短暂的战争，双方都将会使用拿破仑时期的战略和战术。一些骑兵单位被火车送到了前线，而他们的指挥官根本没有想到骑兵在密集的火力面前是毫无办法的。这些骑兵中的大多数从来没有被派上战场。
但是，在战争开始以后，德国和盟军（主要为英军和法军）很快就意识到他们完全错了。正面进攻得到的只有自己人的伤亡。在1914年9月的马恩河战役结束后，德军和盟军沿着瑞士边境各挖掘了一条战壕，它们一直延伸到了比利时的北海海岸。从1914年9月16日一直到1918年3月21日德国发动春季攻势这段时间内，西线战场上的作战双方几乎在任何时候都在壕沟内对峙。
在西线战场上，头几个月挖掘的小型临时战壕很快变得更深且更复杂，逐渐地变成了大面积的防守工事。敌对双方的战壕之间的空地称为“无人区”，它的宽度在不同的战场之间也不同。在西线战场上，无人区一般为100至300码宽，尽管在维米岭战役中只有30码。在1917年3月德军撤退到兴登堡防线以后，无人区的宽度增加到了1公里以上。在加里波利之战中的澳新军团战场上，双方的战壕相距只有15米，在这里，士兵们连续不断地向对方战壕投掷手榴弹。在东线战场和中东战场上，双方需要占领的土地面积很大，生产弹药，混凝土和铁丝网的工厂距前线也很远，所以欧式堑壕战并没有在那里出现。
在阿尔卑斯山中，壕沟被修到了海平面以上3900米高的地方。这些壕沟必须要适应山上崎岖的地形，坚硬的岩石和多变的天气。许多壕沟网都位于冰川中。
在战争刚刚开始时，英国使用了一种由三个平行战壕组成的战壕系统，这三个战壕由一些通讯战壕连接起来。通讯战壕与前方战壕的连接点是至关重要的，一般在这里都修有坚固的工事。前方战壕只有少量守卫部队，这些部队只在清晨和傍晚才进入战壕。70码至100码之后是支援战壕（或叫转移战壕），当前方战壕遭受轰炸或炮击时，里面的部队就可以撤到这里。300码至500码之后是预备战壕，里面有另一支部队，这支部队在前方战壕被攻下后可以进行反击并夺回它。在炮火得到了改善后，这种战壕系统迅速地过时了，但是在前线某些特定地区，支援战壕还是被留下了，它现在的功能就是吸引火力，这样前方战壕和预备战壕就不会遭受多大破坏了。为了达到这个目的，人们会将支援战壕点上火，这样看起来就会像有人在那里。
人们也建造了临时战壕。当准备发动一次大规模进攻时，前方战壕附近就会出现几个临时战壕。这些战壕里的步兵将会随前方战壕内参加第一波攻击的士兵一起进攻。还有一些无人的临时战壕延伸到了无人区里。士兵可以通过它们执行多种任务，比如在敌军铁丝网附近监听敌人动静或发动奇袭。
当一个战壕有一部分凸出到了无人区内时，一个突出部就形成了。面对突出部的敌军战壕叫做“凹陷部”。大块的突出部对里面的士兵来说是很危险的，因为它容易三面受敌。
在前方战壕后面几千米，通常有至少两个部分完成的战壕，它们在前方士兵撤退时就会被用到。德国人经常挖一些多余的战壕系统；1916年的索姆河战役中，德国人挖了两个完整的战壕系统，它们相距1公里，而在1公里之后还有一个部分完成的第三个系统。多个战壕系统使盟军几乎不可能发动决定性的进攻。如果第一个战壕系统的一部分被敌军占领，防守方就会从第二个系统挖一条通道到第一个系统中没有被占领的部分。
德国人的防御工事建造的非常出色。他们建造的掩蔽物和据点位于地下深处，防炮弹并且空气流通。因为德军比他们的对手更想战略性地撤退到一个准备充分的防守位置。他们还首先使用了“深层防御战略”，即在几百码宽的前线交战区中修建一系列孤立的阵地，而不是一个连续的壕沟。每个阵地都可以为它的相邻阵地提供炮火支援。虽然进攻方可以在阵地间自由移动，他们还是要遭受防守方的纵射。英国人最后也采用了相似的工事，但是德国于1918年发动“春季攻势”时它还没有完成，这次攻势证明，即使英国人的工事已经建造完成，它们也不会起到多大作用。
壕沟并非笔直，而是锯齿型的。这就意味着一名士兵在壕沟里无法看到十米以外的东西。这种形状的壕沟在敌人从侧方进攻时会保护它里面的步兵，否则里面的所有部队都会暴露在敌军火力面前，伤亡会很惨重。如果一颗炮弹落进壕沟内，它的弹片飞不了多远就会被挡住。壕沟面对敌人的一侧叫做胸墙，背对敌人的一侧叫做背墙。背墙使士兵们的后背不会为落在壕沟后方的炮弹的弹片所伤。如果敌军攻下了壕沟，那么原来的背墙就会成为胸墙。壕沟的两侧会用沙袋，木架和铁丝网进行加固。壕沟内的地面通常会被铺上木板。
士兵们的掩蔽洞位于支援战壕后部。英国的掩蔽洞通常有8至16英尺深，德国的掩蔽洞一般要深得多，距地面最近的也有12英尺深，有时甚至能达到3层楼的深度，士兵们通过混凝土台阶走到上方。
为了使一名士兵可以在不暴露头部的同时观察到战壕外面，壕沟的胸墙上会有一些射孔。射孔可以简单到只是沙袋中的一个缺口，但它也可以使用钢板来保护士兵。为了击穿射孔，德军狙击手使用了穿甲子弹。还有一种观察战壕外部的方法便是使用潜望镜，它最简单的形式就是一根木棍与两片镜子。在加里波利的澳新军团壕沟内，澳大利亚和新西兰士兵使用了潜望镜式步枪来在不暴露头部的情况下向敌人射击。
挖掘战壕有三种标准方法：地面式，延展式和隧道式。地面式即人站在地面上向下挖掘，这种方法最有效率，因为它允许一大群人同时挖掘。但是，用这种方法挖掘战壕的人们需要暴露在地面以上，因此它只能在安全的时间及地点，比如后方或夜晚使用。延展式即从壕沟的一端向外挖掘。挖掘壕沟的人不会暴露，但是这种方法只允许一个或两个人同时挖掘。隧道式类似于延展式，只不过在挖掘时，壕沟上方还有一层“屋顶”，它在建造完成后就会被去除。英国的壕沟建造指导说450个人在夜间用6个小时的时间能挖掘250米的壕沟。在壕沟建造完成之后，它还需要经常地维护，以防止天气或炮火减低它的强度。
在法兰德斯战场上，双方的战壕都出现了许多问题。加拿大军队的战壕出的问题最多，因为他们占领的都是一些低地。在大部分低地中，地下水层只位于地下1米左右的深处，这就意味着任何一个壕沟在这里都会充满水。因此，法兰德斯的许多“壕沟”实际上位于地面以上，胸墙和背墙由沙袋（实际上里面是粘土）构成。一开始，胸墙和背墙都是这样建造的，但是后来的壕沟取消了背墙，这就使后方战壕内的士兵在前方战壕被攻占以后可以向前射击。
狭小，静态且位于地下的战壕拥有它独一无二的地貌特征。在前线，壕沟网和矿车道代替了公路和铁路这些传统的基础运输设施。许多小的山丘和山谷直到战斗开始前才有名字，一些山丘以它们的高度命名，比如60号山丘。一个农舍，风车，采石场或枯树都会成为争斗的焦点，只因为它们是这片地区内最显眼的景物。这些地标会轻易地被炮火摧毁，因此在战斗之后它们就只是地图上的名称了。
战场上的景物可以有一个描述性的名称（比如孤独的松树或伊普尔附近的“多边形树”），一个幽默的名称（例如香肠谷和索姆河上的土豆泥谷），一个军事单位名称或一个士兵的名称（位于澳新湾的以约翰·莫纳什将军命名的“莫纳什谷”）。在一个地方的名称前加上“死人”两字的做法也很流行，原因是很明显的。许多壕沟系统也因为它们的形状被命名为“棋盘”或“烤架”。
敌人的壕沟也需要被命名。许多壕沟都以观察时看到的事情命名，比如澳新湾的“德国军官战壕”（盟军在那里看见了几个德国军官）或索姆河的“口粮战壕”（在那里发现了德军的运粮队）。英国人给位于金奇战场的德国战壕取的都是有关酒的名称，比如“啤酒战壕”，“苦战壕”，“啤酒花战壕”，“浓啤酒小径”和“细长玻璃杯战壕”。其它一些战壕以它们在战壕系统中的角色命名，比如索姆河的“换位战壕”和“中继战壕”。
英国战壕系统的一些部分的名称听起来就像大富翁的棋盘，比如说“公园路”和“邦德街”。英国的师级部队习惯性地将它们的战壕以军事单位的名称来命名，它的结果就是“马斯特尔小径”（皇家马斯特尔明火枪团）和“黑手表小径”（黑手表团）这样的名称。澳新军团则倾向于起士兵的名字。
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