蒙古士兵的裝備情況，也是歷史學家熱衷于討論的問題。總的來說有兩種觀點，其中一種認為，蒙古兵的裝備與10至11世紀的遼國(契丹)兵類似，以復合弓為主，但裝備算得上比較精良。這種觀點是基于卡皮尼的出使報告。卡皮尼是天主教方濟各會修士，13世紀40年代，他曾奉羅馬教皇英諾森四世之命出使蒙古帝國首都哈剌和林。對于這次出使，后文將有比較詳細的介紹。卡皮尼在出使報告中如此寫道：

他們(指蒙古兵)至少攜帶下列武器：兩到三張弓，或至少一張良弓;滿滿三箭袋的箭;一把斧子;若干尺用來拖拉戰爭器具的韁繩。那些富裕的士兵則配備刀劍，他們的戰馬配有馬甲，他們有頭盔和胸甲。而依《遼史》記載，每名遼兵要配馬三匹，鐵甲九件，還要根據自己的能力配備馬鞍墊、韁繩、馬甲皮、馬甲鐵;每人要配弓四張，箭400支，長短槍、鐵骨朵、斧、鉞等各一件，還要準備系馬繩200尺。相比之下，蒙古兵攜帶的裝備要比遼兵要少，但是，他們也因輕便而獲得了機動性。這一點至關重要。

另一種觀點認為，蒙古帝國剛開始時并不強大，只有少數人才配備武器。除了復合弓以外，其余的武器裝備都是在戰場上斬獲的戰利品。直到后來，蒙古人才有一套專業的裝備其軍隊的體系。蒙古人使用的主要武器是復合弓。這種弓由干、角、筋、膠、絲等材料制成，其最大射程能達到500米，有效射程為300米左右。這種弓比西歐十字軍使用的十字弓要好得多。十字弓雖然穿透力也比較強，但有效射程只有75米左右。十字弓最大的劣勢是無法兼顧射程和準確度。直至14世紀，威爾士人和英格蘭人才制作出可與復合弓匹敵的長弓，其有效射程為220米。

與持長弓和十字弓的弓箭手不同，蒙古人和其他游牧民族，以及中東的弓箭手在拉弓時都會使用拇指環，以減輕弓弦對拇指產生的壓力。《十字弓》一書作者、公元19世紀的歷史學家、工程師加爾韋說，使用拇指環會使拉弓變得更輕松，從而可以加快拉弓的頻率。復合弓的殺傷力還取決于箭頭。制造箭頭的材料有鐵、鋼、角或骨，它們因士兵的經常打磨而鋒利無比。箭頭的長度在2英寸左右，每種都有不同的功能，有的用來射穿盔甲，有的用來發射信號。《遼史》卷三十四，《兵衛志上》。

但復合弓也有缺點。其主要的缺點是，潮濕的天氣會降低它的效用。如果在雨天使用，復合弓可能就毀了。因此，如果游牧民族不得不在雨中與農耕民族作戰，他們將要么選擇混戰要么選擇逃走。游牧民族通常會選擇撤退，他們的馬上騎射功夫雖然名聞天下，但是，地面上的刀槍功夫卻不如農耕民族。蒙古軍隊善于充分發揮武器的優勢。由于復合弓的射程遠，蒙古人往往用它來震懾敵人，經常制造“箭雨”以破壞敵軍的陣形。如果蒙古弓箭手想追求命中率，他們會選擇在150米以內射擊。

蒙古軍隊也會使用標槍、長矛、刀劍、套索等武器，但這些武器并非主要武器，因此在這里不作介紹。