平安時代後期、特に武家勢力が活発になった前九年の役や後三年の役あたりから武家の勢力が増大し、これに伴い太刀が発達し、通常これ以降の物を日本刀とする。良質な砂鉄がとれる雲伯国境地域や備前国と、政治文化の中心である山城国・大和国などに刀工の各流派が現れてきた。このころの日本刀は馬上決戦を中心に考えられた太刀が主体である。源頼光が大江山の酒呑童子を斬ったとされる「童子切」（伯耆国の安綱作、国宝）やキツネに合鎚を打たせたという伝説のある「小狐丸」（山城国の三条宗近作、第二次大戦時に焼失）などがこの時期を代表する日本刀である。「童子切」の作者である雲伯国境の安綱は古伝書には時代を9世紀初めの大同年間（806年頃）とするが、現存作品を見る限りそこまで時代は上がらず、平安中期、10世紀末頃と見るのが刀剣史では通説となっている。安綱のほか、山城（京）の三条小鍛冶宗近、古備前友成などが、現存在銘作のある最古の刀工とみなされる。
平安時代の太刀の特徴を以下に列記する。造り込みは鎬造り、庵棟（いおりむね）で、身幅（みはば）は総じて狭く、鋒（きっさき）が詰まって小切先となる。姿は腰から棟側にあたかも倒れるような姿をしており、反り高く、物打（ものうち）は反りが伏せごころ。踏ん張りのある（元幅に比べて先幅が狭くなっていく形）優美な姿をしている。刃文（はもん）は直刃（すぐは）または小丁子（こちょうじ）・小乱（こみだれ）が入っており、沸（にえ）出来である。焼幅はあまり広くなく、刃区（はまち）から少し先の方から刃文が始まっているものが多い。これは研ぎ減りの関係でもあるが、「焼き落とし」とも呼び、豊後国行平等、九州鍛治には後世でも見られる。茎（なかご）は反りがあり、雉股（きじもも）形が主流である。稀に元先の身幅（みはば）に差があまりない豪快な太刀も存在し、古備前派の包平の大包平（おおかねひら 東京国立博物館蔵）、真恒（さねつね 久能山東照宮蔵）、友成（ともなり 厳島神社蔵）、九州の三池光世（みいけみつよ）の大典太（おおでんた 前田育徳会蔵）が著名でいずれも国宝に指定されている。
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鎌倉時代初期の日本刀は平安時代末期とあまりかわらない姿をしているが、鎌倉幕府による武家政治の体制が確立し、刀剣界が活発になっていく。後鳥羽上皇は御番鍛冶を設置し、月ごとに刀工を召して鍛刀させ、上皇自らも焼刃を施したといわれ、積極的に作刀を奨励した。中でも備前の刀工則宗が有名である。この時期には山城国の粟田口派、備前国の一文字派が新たに興った。
鎌倉時代中期になると、実用性を重視した結果、身幅が広く元幅と先幅の差も少なくなり、平肉がよくついてくる。鋒は幅が広く長さが詰まって猪首（いくび）となり、質実剛健の気風がよくでている。この頃から短刀の制作が活発になり、作例がしばしば見うけられる。この時期の短刀の特徴としては、反りがないか、わずかに内反り（棟が研ぎ減ったと考えられている）になっており、茎は反りのないものと振袖形（ふりそでがた）がある。この時期の有名な刀工として、山城の粟田口派の国友、則国、国吉、吉光、国安、同国来派（らいは）の国行、来国俊、二字国俊（銘字を「来国俊」でなく単に「国俊」と切る）、大和国の当麻派「国行」、手掻派「包永」、保昌派、千住院派、備前国の福岡一文字派、少し遅れて吉岡一文字派、長船派の光忠、その子長光、備中国の青江貞次一派が存在する。
また、鎌倉幕府では、作刀研究推進のため、各地から名工を招聘した。主な刀工は、山城国から粟田口藤六左近国綱、備前国から福岡一文字派の助真、国宗派の国宗、京伝、大和伝の流れをくむ新藤五国光等と言われている。特に新藤五国光は、従来の山城伝伝統の精緻な地鉄の上に、大和伝に見られる沸働きの強い作風を確立し、事実上「相州伝」の祖と言われている。その弟子には行光、国広がおり、行光の弟子に越中則重、岡崎五郎入道正宗が知られている。備前伝が「匂出来」で知られる一方、相州伝は「沸出来」である