历经18和19世纪的雏形期，兵棋在20世纪进入到高速发展期，随着人类经济、社会制度种种矛盾的爆发，战争以更大规模更广范围更高烈度呈现。从1905年的两场意义非凡、甚至可以说是有史以来最具决定性的“兵棋推演”开始，各国军方都意识到了兵棋游戏在战争中潜藏的恐怖价值，后面两次世界大战证明了这一点，现在回头来看，兵棋深深影响着人类的历史。
1905年，德国陆军元帅冯·施利芬伯爵在退休前进行了一次兵棋推演。推演中德国与俄罗斯、法国、英国和比利时的军队作战。在一系列的模拟后，施里芬计划诞生了。凑巧的是，扮演俄方的推演员犯的错误，与后来真实战争中俄国军官所犯的错误是相同的。
同样在1905年，威尔金森在英国进行了一场兵棋推演，以此来推断德国和法国之间一场战争的后果，并且所推断出的结果与德国方相同。随后，英国的军队进行了兵棋推演以预测未来战争的可能性。1910年，亨利·休斯·威尔逊准将与其部下进行了一场游戏，来模拟如果战争爆发，大国将会如何决策。
在一战爆发的前十年中，小毛奇让兵棋推演在德国迎来了复兴。尽管一些人抨击他破坏了施里芬计划，但他在战前确实为改进计划和兵棋推演做了很多努力。他吸取了意大利的经验，在德国的兵棋推演中加入了后勤因素。但德国的这一计划并没有像他们所预计的那样奏效。因为他们在游戏中没有预计到可能出现的外交和政治后果，所以他们不知道入侵比利时会不会只有军事上的后果。
1914年4月，一场本应在圣彼得堡进行的兵棋推演没能改变历史。在这场游戏中，俄军被德军包围并消灭。四个月后，俄国在现实中采用了几乎相同的战术，但大败而归，损失惨重。
随着欧洲战争的打响，美国人民和媒体开始更多地关注军事问题。1914年12月，《科学美国人》刊登了一则关于战略家准备战争的故事，体现了兵棋推演的积极一面。1916年，在华盛顿特区建立起来的陆军战争学院举行了一场陆军兵棋推演。当时的陆军参谋部规模不大，因此当他们想利用兵棋推演来探讨美国是否应参与一战的时候，他们只能向陆军战争学院求助。
在战争期间几乎看不到多少兵棋推演，关于它们到底是被销毁，还是尚未被发现，抑或是在战争期间进行的兵棋推演本就很少，现在还没有一个定论。尽管如此，这个时期仍然出现了不少影响力较大的兵棋推演。1917年12月—1918年1月，亨利·威尔逊爵士指挥了一场战争比赛，预测了德国的春季进攻。1918年3月，德国发动米歇尔行动，其目标与威尔逊的预测相符。这次行动取得了很大的成就，但并没有在真正意义上达成任何战略目标。作为其早期春季行动计划的一部分，另一场兵棋推演在德国举行。
一战之后，每个大国都在继续利用兵棋推演进行战争模拟。每一次模拟都在影响着二战的局势。这在很大程度上解释了德国在战争早期为什么能轻松取得胜利。
德国 一战后，兵棋推演在德国军队中的地位比以前更加突出，德国陆军大将汉斯·冯·塞克特挑选了一批军官，以兵棋推演为核心开始发展理论，然后将理论与历史进行严格的对照。1927年，德国政府从战略层面上进行军事演习，他们邀请了外交官、实业家乃至记者，以保证他们的模拟尽善尽美。在凡尔赛条约的限制下，德国难以得到它所需要的武器装备，于是他们用替代品来弥补差距，并且在模拟过程中研究出了一种新的战术，即后世闻名的“闪电战”。此后德国的作战效力更是印证了兵棋推演在这之中的巨大作用。
英国 英国的兵棋推演并不像德国那样为它带来了巨大利益，相反，由于他们的兵棋推演并没有反映出坦克的真正价值，这限制了英国装甲部队的发展。
法国 法国的兵棋推演猜对了开局，却推错了结果。1938年，法国的一场兵棋模拟假定德国通过阿登河发动机械化进攻，但对德国实力的错误估计导致他们没有采取足够多的防御措施。1940年5月，德国军队按照法国所模拟的那样发动了进攻，但速度要更快，而且还利用空军压制了法国，这些没有预料到的因素给法国带来了惨败。
美国 在两次世界大战之间美国的陆军和空军基本没有进行任何实战演习。要解释这个现象，就要先结合美国当时的困境。在残酷的一战后，美国奉行孤立主义，所以放弃了军事力量的过度强化。但在陆军战争学院之中，兵棋推演的使用并没有减少。1941年底，美军在菲律宾进行野战演习，其中，兵棋推演为他们带来了宝贵的训练机会，并启发了他们的思维。1941年12月初，美国还在计划着扩大野战演习，只是留给他们的时间不多了。
空军兵棋方面，1934年，日后在中国大名鼎鼎的飞虎将军陈纳德彼时和其他几位空军教员参加了一场会议，并指出要在演习中更好地模拟空军，但没有得到回应。事实上，自1923年起，加拿大联合神学院就开始尝试让陆军军官学会充分利用空军，但结果总是不令人满意。1927年，乔治·肯尼开发了一款空战兵棋，但褒贬不一。1931年他离开后，没人愿意接手他的兵棋项目，这样一段短暂的时间难以让空战兵棋产生较大影响。
海军兵棋方面，两次世界大战中，海军都起到了决定性的作用。美海军学院的校长威廉在麦卡蒂的基础上不断改进海军兵棋。学生们不断利用兵棋推演模拟与日本作战。美海军还使用了现代兵棋推演“舰队解难演习”以进行更好的训练，舰队解难演习展示出了美军在夜间作战方面的能力低下，但他们并没有对此采取太多应对措施，因为不久之后，美国就研制出了雷达。此外，“舰队解难演习”早在1924年的一次模拟中就表明自杀式袭击会很有效，但这并未引起太大的关注，实际上，两次世界大战之间的兵棋大多忽略了这种因素。
海军陆战队兵棋方面，虽然关于两次大战期间海军陆战队兵棋的资料有限，但可以确定的是美海军陆战队的兵棋推演占据了相当重要的地位。在这个过程中，他们研究出了两栖作战的规则与方法，这对后来的登陆作战产生了深远的影响。
苏联 苏联的兵棋推演更加接近冯·莱兹维茨的方法。在这类兵棋中，对结果的裁定往往详细而缓慢，这不利于锻炼苏联军官的思维。为此，1924年，苏联开发了一种国际象棋的变种。1941年1月8日至11日，苏联模拟了德军的入侵，战况与后续真实的作战情况大致相同，值得一提的是，这次模拟中德军之所以能推进得很快，除了德国客观实力的强大，还要得益于操纵德军的苏联将领，他就是苏联一代名将——朱可夫。
日本 1941年8月，日本进行了一场兵棋推演，这些游戏几乎在各方面战术上都有细致的考量，却唯独忽略了战略因素。或许受此习惯影响，后来日军做出了偷袭珍珠港的决定，虽然单从战果上看，日军取得了重大胜利，但放在全局看，这可以说是日军战略上的失败。
轴心国 兵棋推演在德国的战略中占重要地位。例如1940年，德国顶级战略家、装甲元帅曼施坦因在兵棋推演的基础上改进了进攻计划，从而使法国几乎被秒杀。1940年11月到12月，德国利用奥托行动（最高级别的兵棋）在这期间进行了三次模拟，参与者们一直将战事持续到1941年11月初，但这些模拟没有考虑到一些重要的因素，所以虽然德军消灭了很多的苏军，但苏联的剩余兵力比他们所预计的60个师要多几倍，而更糟糕的是，他们并没有为苏联的冬天做准备。
1944年，德军利用兵棋推演应对诺曼底登陆，并向诺曼底派出增援。这提高了德国的后勤保障能力，使得德国在入侵到来时能够更有效地组织抵抗，同时也让进攻方付出了更多的代价。但也是因为兵棋推演，许多军官在第二次入侵的时候并不在他们的岗位上，最终导致德军的失利。
兵棋推演也是日本战略中的一个重要部分，在日军侵略的初期，兵棋推演发挥了重要作用，帮助日本快速侵略并占领土地。然而，兵棋推演的缺陷也导致了日军在后续的战争中接连失利。此外，兵棋推演可以让我们更容易地理解日军为什么在战况大为不利的情况下仍然要继续战斗。这些日本领导人单纯地认为，他们要尽可能地杀死美国人，让美国人厌倦战争，就能给日本更好的条件。然而，这些奇怪的念头直到日本本土被原子弹轰炸之后才被打消。
同盟国 轴心国在二战开始时拥有更先进的兵棋推演技术，但同盟国很快跟上了轴心国的脚步，并且在某些方面取得了领先。英国创造了“运筹学”一词，并且开始从现代运筹学角度研究兵棋推演，从技术层面和战略层面不断进行优化。同时，他们让科学家们参与其中，确定一些模型，以帮助优化一些军事决策。在探索德国战略的过程中发展出了“博弈论”，用以预测他们对手的行动。这些行动具有很强的分析性和数学倾向。与之形成鲜明对比的是英国的陆军元帅蒙哥马利，他更倾向于实践。
在这两者之间，是英国人在大西洋战役中探索选择的战争演习。例如，英国的一场兵棋推演表明，如果他们能组织一批反潜战舰，更多的U型潜艇将被击沉。游戏结果说服了温斯顿·丘吉尔，而且实际结果也与兵棋推演的结果接近。
苏联发展出了一种独特的方法，以地形为中心，通过详细和繁琐的程序来判定行动，得出结果。苏联早期没有多少兵棋推演的记录，这可能是因为德国的开战令苏联猝不及防。斯大林格勒战役后的行动报告将兵棋推演列为其成功的9个最重要因素中的第7个，这无疑稳固了兵棋推演在后续战役规划中的地位。
随着战争的到来，美海军上将尼米兹派了两名中尉回纳瓦尔战争学院检查是否曾经偶然地在兵棋推演中发现了日本的实际优缺点。结果发现两年来，日本人在兵棋推演中的特征与当前情报的评估非常吻合。海军陆战队在世界大战期间的兵棋推演同样十分准确，他们早期的登陆作战并没有像游戏中所预判的那样展开，但他们迅速改进了兵棋推演技术，在几次战斗后，他们从兵棋中得到的结果已经非常接近现实，不过后来他们的兵棋推演又一次地脱离了现实，这是因为日本人也在进行兵棋推演，而且采用了一种新的战争学说。而美国还在用旧的方法估计日本人的行动。后来，日本人制定了一个更大的计划，并将它命名为“神风”。
在此期间，科学家和工程师们在不同的地方利用到了新的兵棋推演和运筹学技术，如反潜战和战略轰炸。这场战斗也促进了飞行模拟装置和计算设备的发展。在之后的冷战开始时，对计算机的需求为计算机工业的发展带来了第一桶金。
二战结束后，随着轴心国的落败，除了苏联内部之外，其他地方兵棋推演纷纷开始衰落。在人们的眼中，兵棋推演似乎也开始过时了。但事实上随着冷战的开始，兵棋推演的黄金期才刚刚开始。