Depuis 1878 existait au sein du ministère de la Guerre, une direction de l'Artillerie. Dès 1915, en raison de l'évolution de la guerre, la direction de l'Artillerie devient si importante qu'elle est équivalente à un ministère. Elle est érigée le 18 mai 1915, au sein du cabinet Viviani, en un sous-secrétariat d'État chargé de l'Artillerie et de l'équipement militaire, sous la responsabilité du ministre de la Guerre Millerand, qui crée par ailleurs trois autres sous-secrétariats d'État : Ravitaillement et intendance militaire (1er juillet 1915), Santé militaire (1er juillet 1915), Aéronautique militaire (14 septembre 1915). C'est le député socialiste Albert Thomas, précédemment chargé d'une mission d'inspection des usines d'armement françaises, qui est nommé à la tête de ce sous-secrétariat, qui prend en juillet 1915 le nom de sous-secrétariat d'État à l'Artillerie et aux munitions, avec des responsabilités élargies. Le sous-secrétariat d'État était compétent pour l'artillerie, les équipages militaires, les poudres et explosifs, les munitions spéciales du Génie. Il était à la tête d'une double hiérarchie, civile et militaire, de généraux et de hauts fonctionnaires.
Au sein du sous-secrétariat d’État, il n’existe pas moins de sept généraux inspecteurs pour les questions liées à l’artillerie : général Jacquot pour l’ALGP et la DCA, général Perruchon pour l’artillerie montée, général de Lamothe pour l’artillerie lourde, général Mengin pour les entrepôts et les dépôts de munitions, général Chatelain pour les établissements industriels, général Camon pour les usines, général Gossot pour les études et les expérimentations. En juillet 1916, Albert Thomas dresse un premier bilan positif de l’action de son sous-secrétariat d’État : « Il a rallié les industriels dispersés, il les a groupés, il les a soutenu de ses avances, il a réparti entre eux les commandes, les matières premières, la main-d’œuvre : en un mot il a été la pensée directrice qui fait converger les efforts vers un but unique afin de l’atteindre aux moindres frais », mais en souligne les limites (dans Bulletin des usines de guerre, n° 11, juillet 1916).
Lors de la constitution du sixième cabinet Briand, en décembre 1916, le sous-secrétariat d’État est érigé, sous le nom de ministère de l’Armement et des Fabrications de guerre, en département ministériel.
Le service des combustibles fait partie du sous-secrétariat d'Etat chargé de l'Artillerie et des Munitions.