1898年，格奧爾格·魯格改進了C93半自動手槍的可拆卸彈匣，這是與博爾夏特合作設計的，不需要像早期自動手槍那樣的平衡裝置。結果變成了德國和多國制式手槍，即Luger P08，這種設計成為了半自動手槍的新指標。1900年，勃朗寧發明了帶套筒(馬車)裝彈系統的半自動手槍，解決了早期半自動手槍因裝彈不便而帶來的安全問題。他和柯爾特長期與Fabrique Nationale合作，包括勃朗寧M1903和柯爾特M1911 0，後來被許多國家采用為標準手槍。
壹戰期間，半自動手槍被很多參戰國使用，因為可拆卸的彈匣設計可以保證子彈的清潔度，遠勝於固定彈匣的彈夾，彈匣容量和射速的優勢也優於轉輪手槍。二戰前德國裝備了雙扳機的沃爾特P38，解決了魯格P08容易走火的問題。勃朗寧還設計了第壹個雙排彈匣和更有效的鎖定機構，即著名的勃朗寧強力手槍。
二戰時期，手槍本身進步不大，沖鋒槍成為近戰的主要武器。為了使用彈藥，大多數國家將半自動手槍作為標準裝備。二戰後，由於北約和華約兩大軍事同盟體系的建立，制式手槍子彈口徑趨於統壹，北約的美國和少數歐美國家使用45 ACP和9 mm魯格子彈。另壹方面，華月在20世紀50年代使用了戰前的7.62毫米托卡列夫和新設計的9毫米馬卡羅夫炸彈。
從20世紀70年代開始，許多新手槍都同時擁有勃朗寧和沃爾特保險機構，而格洛克作為奧地利手槍，采用了在普通手槍表面使用大量工程塑料和安全機動的技術，有效減少了零件數量，提高了安全性。為了解決發射超音速子彈的問題，設計師們開始使用高強度合金鋼來制造零件。於是在八九十年代推出了半自動手槍，比如著名的以色列沙漠之鷹，可以發射中大口徑的超音速馬格南子彈，Fabrique Nationale甚至推出了5.7x28子彈高初速的五七式手槍。同時，半自動手槍已經成為軍隊和警察的主流手槍。