日本刀的形态，从平安后期，经过镰仓，南北朝，室町，桃山，江戸初期，中期，幕末的推移，出现了很大的变化。主要表现为从直刀到弯刀的的转变，直刀适合扎刺，弯刀适宜挥斩，之所以出现这样的转变主要是战斗样式的变迁造成的，从平安末期开始，为适合马上作战，刀具不断被改良。
日本刀的制作，从平安后期到镰仓时代，出现了大和国，备前国，山城国，相模国，美浓国五大中心、各地名刀工辈出。
上古时期 平安时代末期之前的刀剑被归类为上古刀，刀形有别于现在常见的日本刀，或为直刃，或带双锋。上古刀极为罕见，是重要的考古材料。
日本古坟时代已经出现铁制刀剑。譬如崎玉县的稻荷山古坟和岛根县的造山古坟都有铁剑出土。从稻荷山古坟出土的“金错铭铁剑”制作于公元471年，是为纪念服侍雄图天皇的功绩而作，刀上刻有115个汉字。这个时代的刀剑多已锈蚀。
7-8世纪以后的刀剑保存比较完整，有名的有四天王寺的丙子椒林剑七星剑，正仓院的金银钿庄唐长刀等，据考证这些刀剑是多为中国，朝鲜的舶来品。这个时代，吴(中国东南部的总称)的刀被认为是最好，对此推古天皇曾作诗赞赏。同时外国的锻造工艺大量流入使得日本的锻造水准也大幅上升。正仓院藏有一批被称作为“唐大刀”的上古刀，和被称作为“唐样大刀”日本仿制的上古刀。
现在遗留下来的平安时代初期的刀剑数量相当稀少。学术关于日本刀风格的变迁，以及日本是何时怎样创造出独特的弯刀等疑问，还未能充分阐明，普遍认为，平安时代中期 (10世纪左右)承平之乱和天庆之乱发生以后，直刀逐渐转变为弯刀。
同时，制作工艺也由平造转为类似菱形的镐造刀。制作工艺的改进使日本刀更加坚固而且锋利。这一过渡期的典型的样式是刀身刀把为整块铁打制而成的“毛拔形大刀”以及带有锋两刃构造并有弯曲刀反的“小乌丸”型刀，毛拔形大刀以伊势神宫所藏传为藤原秀乡使用过的一把最为著名。
太刀时代 平安时代后期，尤其是武士势力最活跃的前“九年之役”和“后三年之役”时期，武士门第势力增大，由此日本刀有了大发展。如出产优质铁矿砂的伯耆国和备前国，还有作为政治文化中心的山城国，大和国等地，出现了不同流派的刀工，这个时候的日本刀主要被用于马上决战，所以多为太刀。
这一时期的代表作品有源赖光在大江山斩了“酒吞童子”的“童子切”(伯耆国的安纲制，日本国宝)，和传说让狐狸帮忙打造过的“小狐丸”(山城国的三条宗近制，二战时被毁)。除了安纲以外，山城(今京都)的三条小冶宗近，古备前友成等，被认为是现存刻有制作者名字作品的最古的刀工。
平安时代太刀特征为:镐造，庵栋(いおりむね，Iorimune)，小切先，京反，前窄后宽，刀形优美。
镰仓时代初期日本刀与平安时代末期相似，镰仓幕府的武家政治体制的确立，使刀剑界十分活跃。后鸟羽上皇甚至设置了御番锻冶，月月召刀工锻刀，积极的鼓励制刀。 镰仓时代中期，由于重视使用性的结果，刀幅宽，整体宽窄变化小。刀锋为猪首切先，品质实在刀风刚健。此时短刀制作开始繁荣。
镰仓时代末期，两次元军入侵以及原有政治体制的崩溃带来的社会大动乱，使得制刀业繁荣。这个时期的日本刀，相比镰仓中期风格更加豪放。继承和发扬了刀幅广，刀体宽窄变化小的特点，切先也更长了。短刀，刀，太刀都同样的出现比其他时期更长的特点。
南北朝时代，大量出现了和以往不同的称为大太刀，野太刀的大型刀。
室町以后 室町时代中期以后，日本刀由刀刃向下佩带的太刀转为刀刃向上佩戴的打刀。由于转入了和平时期，日本国内刀剑需求量降低，日本刀开始作为贸易品大量生产，由此日本刀的品质开始下降，由应仁之乱引发的再度战乱，刀剑的需求量又再度膨胀，为适应需求出现了大量的粗制滥造品，使得日本刀的品质更加下降了。
到了江户时代，江户(今东京)，大坂(今大阪)各地锻造业繁荣，各地名刀工涌现。随着太平盛世的持续，日本刀开始盲目追求华美的刃文，渐渐离实用性的本质脱离。另外，这个时代开始镡、小柄、目贯、笄等刀具装饰开始发达。
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