Гильзы могут быть цилиндрической или бутылочной формы. Цилиндрической гильзе для облегчения экстракции (извлечения) из патронника иногда придается некоторая конусность. Цилиндрические гильзы используются в пистолетных патронах, в патроннике фиксируются обычно передним срезом. Цилиндрические гильзы гладкоствольных ружей имеют выступающую закраину – при различных вариантах снаряжения такой патрон может иметь различную длину, и фиксация закраиной наиболее надежна. Бутылочные гильзы фиксируются скатом, на ряде старых патронов (включая отечественный 7,62x53) – выступающей закраиной. Для экстракции гильзы большинство патронов имеют в задней части кольцевую проточку под зуб выбрасывателя, патрон с выступающей закраиной выбрасыватель захватывает за эту закраину.
Фиксация пули в дульце гильзы производится плотной посадкой, обжимкой, завальцовкой края дульца в канавку пули или кернением. На донце гильзы наносится маркировка, включающая обозначение марки патрона, аббревиатуру или кодовый номер производителя, год выпуска, при массовом производстве может указываться также месяц или квартал.
Уже около 40 лет ведутся работы над безгильзовыми боеприпасами, которые позволили бы намного упростить конструкцию оружия, повысив его надежность. Но дело до сих пор не пошло дальше опытных образцов. Главными проблемами остаются прочность патрона и высокая вероятность самовоспламенения заряда в нагретом стволе. Дальше всех продвинулась, пожалуй, германская фирма «Хеклер унд Кох», применившая в своей винтовке G11 оригинальный принцип: стрельба безгильзовыми патронами фиксированными очередями по три выстрела с темпом до 2000 выстрелов в минуту. Неоднократно заявлялось, что G11 вот-вот поступит на вооружение бундесвера, в начале 1990-х гг. она дошла до войсковых испытаний, на чем и остановилась. Не вышли из стадии экспериментов и рабочих макетов патроны для «беззатворного оружия», «реактивные пули», а также оружие с жидкими и газообразными метательными веществами – как ни расписывали их достоинства. Наиболее вероятно, что развитие стрелкового оружия в ближайшее время будет идти в рамках модернизации «классических» боеприпасов.
Боевой заряд патрона состоит из бездымного пороха. Современные бездымные пороха представляют собой коллоидальные смеси пироксилина (нитрата целлюлозы) с растворителями различных типов – летучими (эфирный спирт с серным эфиром, ацетоном) и труднолетучими (нитроглицерин). Изготавливается порох в форме зерен, величина, форма и химический состав которых зависит от целевого назначения – ружейный, винтовочный, пистолетный и тд. При короткоствольном оружии подбирают порох с малым размером зерен – для обеспечения полного сгорания заряда за время движения пули по каналу ствола. Плотность заряжания (отношение веса заряда к объему зарядной каморы) определяется размерами зарядной каморы гильзы, допустимым давлением в канале ствола и для пистолетных патронов обычно невелика. Отношение массы пули к массе порохового заряда у пистолетных патронов – от 10 до 45, у промежуточных и винтовочных – 2-4. Для обеспечения длительного хранения в пороховой состав могут вводится стабилизаторы.
Капсюль патрона включает состав, мгновенно воспламеняющийся от резкого удара. От капсюля требуют: надежного и однообразного действия; определенной чувствительности, т.е. безотказного действия при ударе бойка; определенной воспламеняющей способности, обеспечивающей луч огня требуемой длины, продолжительности и силы – эти три показателя объединяют понятием «форс пламени». Форс пламени определяет возможность капсюля воспламенить пороховой заряд определенной массы и плотности. При значительном увеличении веса порохового заряда требуется и усиление капсюля. В зависимости от размещения ударного состава различают патроны центрального и кольцевого воспламенения. В первых капсюль в виде колпачка крепится в центре донца гильзы, а во вторых ударный состав размещается внутри полой закраины гильзы (в основном это малокалиберные спортивные патроны).