אחת הזרועות המשמעותיות והפעילות ביותר בצבא הפאטמי היה הצי, שבשיאו היה הגדול ביותר בעולם הערבי והיווה כוח צבאי משמעותי במזרח ומרכז הים התיכון, אחד משלושה ציים קבועים יחידים בתקופה זו (האימפריה הביזנטית וסיציליה הנורמנית הם הציים האחרים), במהלך המאות העשירית עד המאה ה-12. על אף גודלו ומשקלו הצבאי לא הצליח הצי הפאטמי לממש את השליטה על חופי החלק המזרחי של הים התיכון לכלל הגמוניה מול הצי של האימפריה הביזנטית. הצלחה חלקית מאוד נרשמה גם בביצוע המשימה לעצור את התקדמות הגדודים הצלבניים ולחסום את נתיבי האספקה הימיים שהזינו את הצבא הצלבני בגייסות ואספקה מאירופה. הצי המשיך להוות אחת מהיחידות העיקריות והחשובות בצבא הח'ליפות עד לסופה בשנת 1169. במהלך המאבק בין הח'ליפות לצבא ממלכת ירושלים הועלתה עיר הבירה פוסטט (קהיר המודרנית) באש ואיתה בער גם חלקו הגדול של הצי ומחסני הנשק.
בתקופת השלטון הפאטמי בתוניסיה במאה ה-10 עגן הצי בעיר הבירה מהדייה ובנמל של העיר הלובית טריפולי. נמל אסטרטגי נוסף היה בפלרמו שבסיציליה. היסטוריונים מוסלמים בני התקופה, אל-מקריזי ואבן ח'לדון, מתארים בהגזמה גדולה צי ענק המונה 600 ואפילו 900 ספינות קרב, הגזמה שניתן לייחס למוניטין האגדתי שמיוחס על ידי בני דורות מאוחרים לצי הפאטמי ששלט בים התיכון. מאידך, המקור ההיסטורי היחיד המתייחס לבניית ספינות עבור הצי הפאטמי מציין את הקשיים בהשגת חומרי גלם ובעיקר עץ שיובא מסיציליה ואף מהודו.
על פי רשימת שבויים שנתפסו בפשיטה ביזנטית על העיר המצרית רשיד בשנת 920 ניתן לשחזר את מבנה כוח אדם בצי הפאטמי כדלקמן: המלחים כאנשי הצוות של האוניות גויסו בסיציליה ובערי נמל לאורך החופים המזרחיים של הים התיכון. הלוחמים שתפקידם היה לתקוף ולהתגונן מתקיפות אוניות אויב היו בעיקר ממוצא ברברי משבט הקוטמה שהיו בסיס הכוח של השלטון הפאטימי ויחידות של סודנים שחורי עור שגויסו ביחידות הומוגניות אל תוך הצבא הפאטמי. מחקר שנעשה על ידי הפרופסור יעקב לב מאוניברסיטת בר-אילן מנתח נתונים אלו ומאיר את הסיבות ליעילות המוגבלת של הצי הפאטמי: הגייסות הברברים שהיו נאמנים לח'ליפות היו לא מנוסים ולא יעילים בלוחמה ימית. הצוותים שגויסו לצי היו בדרך כלל ממעמדות נמוכים, והצי נחשב ליחידה נחותה והשירות בו לאסון. הצוותים הושלמו על ידי גיוס בכפייה מקרב אוכלוסיות כבושות שנאמנותם לח'ליפות ונכונותם להילחם עבורה היו מוטלות בספק. בנוסף לבעיות כוח אדם הגבילו גורמים נוספים את יעילות הצי הפאטמי: מחסור מתמשך בחומרי גלם הדרוש לתמוך בתפקוד ארוך טווח של הצי, מגבלות טכנולוגיות שהעצימו את התלות בתנאי מזג אוויר וזרמים בים התיכון. גורמים אלו הביאו לתלות מוחלטת של הצי בנמלים בטוחים לאורך חופי הלבנט, בהצטמצם מספר הנמלים שבידי הפאטמים ובני בריתם כך גם הצטמצמה יעילות הצי.
במהלך המאה ה-11, במהלך העימות מול ממלכת ירושלים הצלבנית, מנה הצי הפאטימי - על פי הערכות, כ-75 גליאות ו-20 ספינות משא מסוגים שונים ו-5,000 מלחים וחיילים, מספר זה מציג את הצי בשיא כוחו אך למעשה ברוב התקופה היו המספרים נמוכים יותר בגלל בעיות כוח אדם, אובדן של ספינות בקרב או בסערות ובעיות תחזוקה. המפקד הראשי של הצי החזיק בדרגת אמיר אל בח'ר "מפקד הים" (בערבית: أمير البحر), תואר ממנו התפתחה הדרגה אדמירל שהיא דרגת קצונה בכירה בציים בעולם.
בגלל מגבלות הגליאה הייתה הלחימה הימית של התקופה מוגבלת לתקופה שבין מאי לספטמבר בהן הים התיכון שקט יחסית, והתנהלה לאורך החופים בלבד ולא בים הפתוח. היכולת ההתקפית המוגבלת של הספינות הכתיב טקטיקות זהירות שהכתיבו מהלכים שמטרתם הראשונית הייתה לשמור על שלמות הספינות, הצי נשלח לקרב כאשר ניתן היה להבטיח עדיפות מספרית ושימוש בגורם הפתעה. הקרב החל מטווחים שאפשרו ירי בחצים ואבני קלע, כידונים ולבסוף אש יוונית. הציים חתרו אחד אל השני מתוך מטרה להרוג את אנשי הצוות של ספינות האויב ולהשלים את המהלך בעליה על סיפון אונייתו. מהלך זה - תפיסת אוניות האויב, הכריע בסופו של דבר את הניצחון בקרב.
הצבא האיובי.
השושלת האיובית, איחדה את המזרח התיכון הערבי-מוסלמי ואת המשאבים של הצבאות השונים. במצריים הסתיים שלטון הפאטמיים והיא הפכה למרכז שלטוני וצבאי של האיובים, שצבאם היה כוח מורכב שגויס ונבנה מחדש לפני קרב או מערכה על פי הצרכים. בראש הפירמידה עמדו הממלוכים וחיילים מיחידות המשמר של הסולטן, הממלוכים של הנסיכים והאמירים ומתחתיהם יחידות אזוריות, שכירי חרב, ויחידות נוספות. את עמוד השדרה של הצבא האיובי תפסו יחידות הפרשים המאומנות והאמינות של הממלוכים, יחידות הפרשים הבדואים ששירתו בצבא הפאטמי ויחידות הפרשים הטורקמנים של הסלג'וקים נדחקו למעמד משני כיחידות תומכות, שתפקידן מוגבל בשדה הקרב. כלי הנשק העיקרי של הפרשים הממלוכים היה החץ וקשת והם התמחו בתנועה מהירה כשהם יורים תוך כדי רכיבה, סגנון לחימה זה שהכתיב זהירות בהתקפה שאב את ההשראה הטקטית מגדודי הממלוכים ששירתו את הצבא הסלג'וקי. המערכת הצבאית האיובית, שהייתה ריכוזית ויציבה יותר, הביאה שיפור באימון הגייסות עד שבתום התקופה היו הפרשים הממלוכים מסוגלים לעצור התקפה של חיל פרשים כבד צלבני על ידי שימוש במטחי חיצים בקרב הירביה בשנת 1244. למרות משקלם המרכזי במערך הצבאי האיובי לא הגיע מספר הלוחמים הממלוכיים ליותר מ-20% ממספר החיילים הכולל של הצבא, כלומר לא יותר מכמה אלפים מתוך כ-10,000 פרשים במצרים.
הצבא האיובי היה מושא למחקר מדעי מקיף בזכות המקורות הראשוניים הרבים יחסית. מחקרים אלו מצביעים כי בתחילה מנה צבאו של סאלח א-דין כ-500 ממלוכים באסכר אישי ו-3,000 איש ביחידות נלוות של פרשים טורקמנים, בשנת 1169 היו תחת פיקודו 9,000 חיילים סדירים נוספים. בשנת 1171 סקרו שגרירים צלבניים וביזנטיים את הצבא האיובי וציינו 174 יחידות
פרשים, בעוד 20 נוספות לא נסקרו וככל הנראה מילאו משימות שוטפות. מידע זה מוסיף כ-4,000 פרשים סדירים בסדר הכוחות האיובי וכ-700 פרשים משבטים מקומיים.
מספרים אלו השתנו כאשר פירקו האיובים את יחידות הצבא הפאטמי. היחידות האיוביות מאזורים אחרים בשליטה איובית היו קטנים יותר ועל פי הערכה גייסה דמשק גייסה כ-1,000 חיילים, אמירויות אחרות בסוריה הוסיפו כ-2,500 חיילים, ומוסול והג'זירה בין 2,000 ל-4,000 חיילים.
מספרים אלה כוללים את חילות המצב וגם בעת מסע צבאי משמעותי מחוץ לגבולות הסולטנות היה מחצית ממצבת הכוחות נותרת מחוץ למצבת הלוחמים הפעילים. כך היה הצבא המוסלמי בעת הקרב המכריע של קרני חיטין מורכב בעיקר מפרשים קלים ומצבתו הייתה כ-12,000 חיילים ולא יותר מ-18,000.
יחידות הממלוכים ויחידות פרשים.
הלוחמים הממלוכים לבשו חליפות שריון והיו חמושים היטב, על פי הצרכים הטקטיים. הגדודים המובחרים השתמשו בשריון מורכב שכלל לוחות שריון המחוברים אחד אל השני והגן על הגוף, הזרועות והירכיים שמשקלו כ-10 קילוגרם, מתחתיו נלבשו בגדי בד בדרך כלל עם עיטורים ומתחתיו "חולצה" של שריון שרשראות במשקל של כ-10 קילוגרם. פרשים אחרים השתמשו בשריון קשקשים או שריון שרשראות פשוט. הסוסים זכו להגנה חלקית על ידי לוחות שריון שהגנו על הראש וגוף הסוס. הקשת העיקרית בשימוש הייתה קשת ערבית מורכבת אך גם קשת מוצלבת. על פי הצורך יכול היה לוחם ממלוכי לרדת מסוסו על מנת לירות חיצים בריכוז ודיוק, אם הלוחם איבד את היכולת להילחם מגב הסוס הוא היה ממשיך להילחם לעיתים תוך שימוש בקשת ולבסוף בקרב פנים אל פנים בחרב. תורת לחימה זו משתקפת בספרים שנכתבו בתקופה על ידי הוגי דעות צבאיים מוסלמים ולאחר מכן בתקופת האימפריה הממלוכית. הכותב האיובי אל-טרסוסי ממליץ ללוחם המוסלמי לירות את החץ הראשון בסוסו של פרש כבד המסתער לכיוון הקשת, ואם דוהר פרש האויב עם חרב שלופה ממליץ הכותב להמתין עד לצמצום המרחק למינימום ואז לירות את החץ על מנת להבטיח פגיעה יעילה בחץ ראשון, אם הפרש מסתער ובידו חנית או רומח ההמלצה היא לשמור על מרחק בירי ולהכין חרב ומגן מוכנים לניהל קרב פנים אל פנים אם החץ יחטיא את מטרתו. הממלוכים תקפו את אויביהם בגלים ונסוגו לפני המתקפה הבאה כשנסיגתם מאובטחת על ידי יחידות עילית כבדות שריון. טקטיקה זו הייתה פיתוח של טקטיקה ערבית מוקדמת שהתבססה על טקטיקה ביזנטית, שגרסה הפעלת פרשים-קשתים במשימות מחץ.
יחידות פרשים אחרות בצבא האיובי חולקו על פי אזורי מוצא והיו בעלות מאפיינים ייחודיים. מספר רב של פרשים כבדים גויסו מאזור הג'זירה (מסופוטמיה עילית), אזור בשטחה של סוריה, המצוי בין הפרת והחידקל שהתמחו בשיטות לחימה של השבטים הטורקמנים. יחידות פרשים אחרות ממוצא כורדי גויסו מקרב לוחמים מקצועיים, הם היו חמושים בחניתות וחרבות ארוכות ולבשו חליפות שריון מלאות ובידם החזיקו מגנים קמורים גדולים מצופים עור ובניגוד לממלוכים לא השתמשו בקשת ככלי נשק עיקרי.
יחידות הפרשים הקלים היו מועטות יותר ומשקלן בתמרונים ובקרבות היה בעל חשיבות פחותה, היחידות שימשו לצורכי תמרונים מהירים - פשיטות אל תוך שטחי אויב, תקיפה והחזקה של מוצבי חוץ מבודדים וביצוע מארבי פתע. מקורות היסטוריים צלבניים מתארים לוחמים אלו כמי שנלחמו ללא שריון כלל מאחר שהאמינו שאין אפשרות להימלט מגורל ומיום המוות שנקבע מראש. יחידות אלו היו חמושות בחץ וקשת וניהלו קרבות פנים אל פנים עם אלות, רומחים עשוים מוטות במבוק ופגיונות.
חיל רגלים.