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機械化步兵是指現代軍事中的搭乘武裝運兵車（步兵戰車或裝甲運兵車）機動作戰的步兵兵種。視戰況可讓步兵下車戰鬥，或是使用武裝運兵車配備的武器對敵方進行打擊。機械化步兵在現代戰爭中，會與裝甲兵駕駛的戰車部隊配合戰鬥。
機械化步兵是納粹德國國防軍二戰時根據閃擊戰術而創建的特有兵種。不過若是討論搭乘交通工具到戰場後投入作戰，在17世紀的龍騎兵便已有這個構想。在第一次世界大戰末期，德國的A7V戰車因為體積龐大，除了戰車編制車組，也會多增乘接受過完整滲透戰術的風暴突擊隊加強戰術效果，A7V車內會增加攜帶提供突擊步兵使用的火焰噴射器掃蕩敵方陣地。
英國則是在一戰末期，改裝馬克五型戰車，加長車體，使車內可容納14名步兵。後更為了乘載步兵而研製的馬克九型戰車，該型裝甲運兵車可搭載30名步兵，但是實際投入戰場前一戰已落幕，故未經歷實戰考驗。一戰後英國雖然有一部份青壯派將校提倡全機械化作戰部隊，但最後因預算樽節與殖民地綏靖等現實問題未能實編。但是搭乘車輛與戰車共同作戰的步兵概念，在英國、法國、蘇聯、德國都各有軍事將領提倡打造類似兵種。
1930年代，德國重新進行武裝後成立裝甲師，在裝甲師編制中，步兵單位便編制有SdKfz_251半履帶車，讓步兵在各種地形都可以跟上戰車部隊遂行步戰偕同戰術。不過因為德國半履帶車的產能無法跟上擴軍進度，因此機械化單位仍有大量是採用汽車作為運輸工具。在實際作戰中，由於步兵的防護能力較差，以輕型裝甲車運兵不單可配合重裝甲部隊的行動，還可以安裝重武器以方便巷戰掃蕩。
除了德國打造了機械化步兵，法國也跟進了這波趨勢，1935年法軍組建輕型機械化師，法國的輕型機械化師麾下編制是1個摩托化步兵旅與2個機械化騎兵旅，編製作戰車輛並不比德國裝甲師要弱。但德國重視機械化步兵是進行滲透突擊與後續突破，法國的機械化步兵則是偏重防禦，是寄望藉由機械化部隊快速轉移大規模不對，增強戰線防禦力。
機械化步兵是為戰車和大規模集團作戰理論而設的兵種，因其優秀火力、機動力以及防護力而適合協同戰車機動作戰。納粹德國、蘇聯和美國均分別研製了供步兵伴隨戰車作戰使用的步兵戰車，並完善了步兵伴隨戰車作戰的理論和作戰條列，機械化步兵逐步成為軍事強國的主要陸軍戰鬥兵種。機械化步兵主要裝備包括步兵戰鬥車或裝甲運兵車、機槍、突擊步槍、衝鋒槍、火箭推進榴彈及手榴彈等。而任務方面通常有伴隨戰車執行作戰輔助等等，但通常其任務局限也多：
- 在進攻中，保護已方戰車不受敵方反戰車武器的打擊，為戰車開闢進攻通道，掃清己方戰車側翼和後方的威脅，鞏固己方已占領陣地；
- 在防禦中，加強防禦前沿的反戰車打擊力量和裝甲防護力量，利用高機動性，殺傷敵方有生兵力和技術兵器，干擾對方、增援防線薄弱環節等等。
- 裝備重型化，對於後勤保障壓力較大
- 受地形限制，在山地和江河水網地區使用受到限制
- 軍事運輸依賴高等級公路和鐵路或者海運，戰略機動力差
二戰結束後進入冷戰時代，北約普遍將搭乘履帶式車輛的步兵稱為機械化步兵，而搭乘輪式車輛的步兵為摩托化步兵。蘇聯則是將乘坐輪式與履帶式車輛的步兵統一稱之為「機動步兵」 (俄語：мотострелки)。而在大規模地面戰爭及核戰陰影下，蘇聯和美國為首的兩大軍事集團均着重加強了該兵種在核戰爭下防輻射、防化武、防生物武器的三防能力。
隨着21世紀國際形勢的改變和軍事技術、軍事理論的變化，冷戰時代的機械化步兵裝備不適合21世紀的低烈度戰爭和快速反應戰爭的需要，發展受到了挑戰。機械化步兵開始走向更專業的方向。
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按照美國陸軍的定義，機械化步兵與摩托化步兵完全不同，機步指的是乘坐具有一定裝甲和火力的車輛且會伴隨這些車輛進行作戰的步兵，而摩步僅乘坐「脆皮」的僅用於機動的車輛[1]。美國陸軍的機械化步兵全都來自於裝甲旅級戰鬥隊，而乘坐史崔克裝甲車的步兵則被冠以特殊的「史崔克步兵」 (英語：Stryker Infantry)名號。
中國人民解放軍最早的軍語中，「機械化」一詞來源於蘇聯的軍語，泛指以戰車、乘坐機動車輛的步兵、火砲等多兵種構成的合成作戰單位。因此「合成」與否是「機械化」與否的要素之一。因此，在解放軍陸軍中，只有擁有自主作戰能力和足夠的裝甲戰鬥車輛的合成部隊才能被冠以「機械化」的稱呼。而在西方軍語中的不需要合成的「機械化步兵」在解放軍中是被稱為裝甲步兵，因為這類單位沒有諸兵種合成，也不具備完整的參謀機關和行政職能。
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