三八式步枪最初沿用其前身三十年式步枪采用的6.5毫米有坂（Arisaka）圆头弹药；在德国研制出新型尖头弹后，日本也于1907年研制出三八式6.5毫米尖头弹；三十八年式枪弹弹头直径6.65毫米，壳颈直径7.34毫米，壳肩直径10.59毫米，弹底直径11.56毫米，底缘直径11.84毫米，底缘厚度1.143毫米，弹壳长50.8毫米，全长75.69毫米，弹头重9克，全重21克，装药2.14克。弹头为8:2混合的铜镍合金被甲。它的前身三十年实包为32grain的装药发射160grain的圆头弹。另外供大正十一年式轻机枪所用的子弹虽然外形并无不同，实为减装弹，日军在供机枪使用的弹包印上表示减装的“G”。
由于三八式步枪口径小，无法开发燃烧弹之类的特殊弹种，因此只有普通（Full Metal Jacket）弹头。从倍径上换算过来M1903斯普林菲尔德步枪的.30-06子弹等于是63毫米的弹壳推送7.62毫米的弹头经过78倍径的枪管。三八式步枪有效射程有460米，以一战到二战这个距离都绝对够普通步枪兵使用。除与火药量低有关以外，有坂子弹的弹头首先长径比就大约是一比五（.30弹头的长径比大约一比三），并且又是“非艇尾”（non boat-tail）设计的弹头，弹头与枪管贴和面积过大，摩擦力也高，虽然弹头长径比使得弹头穿透力优良，但弹头杀伤力在较远距离大幅下降。
非艇尾设计
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没有“艇尾”的弹头威力比有“艇尾”的弹头大，肇因弹头受火药推送面积大并且享有较佳的气密效应于有“艇尾”的弹头。
6.5毫米有坂子弹在大气中高速前进时，其梭状尖端能够快速有效地将空气“推开”，不过子弹推开大气后，弹头后方会形成小小的真空，大气会以正常的压力进行补偿合并；在前进中的子弹正后方会一直保持一个真空区域由于子弹前方空气被推开的关系，大气在进行回填的程序时会受到真空的影响而优先填补真空的部分，也等于说空气追逐著这一块真空并且还以被吸入的方式进行填补，所以空气会持续呈现出涡流状（turbulence）。
一般来说有“艇尾”的弹头在空气动力学上会有较佳的表现，远胜没有“艇尾”的弹头。尤其依赖惯性为动能的抛射物其动能递减的效率最快，尤其大部分平底型子弹有效射程不足原因与此有关。由于弹尖前方的空气几乎是被划开而非被推开，弹头尾端直径小于口径，以至于弹头后方的真空区空间跟着缩小，等于大气顺着弹头形状进行合并而不是被推开后再合并；弹头飞经之处大气等于几乎没有被干扰过，因此自然也不会产生涡流干扰弹头。
K98步枪为例，该枪到1934年正式采用船尾弹。美国兵工在1926年采用.30 M1“球弹”。
杀伤力
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三八式步枪还有一个特性是拥有低伸平稳的弹道与终端弹道（英语：terminal ballistics）， 尽管6.5毫米三八式子弹初速有762米每秒，三八式步枪的弹道特性肇因与枪管的长短并无绝对关系；其弹道低伸平稳原因由于弹头的口径与长径的倍比高达一比五，因此除了前述弹头在大气中的飞行特性造成弹道低伸的特性之外，高长径比的子弹受限于体积、体积与尺寸的关系，运动的特性往往从一般大气的环境下突然变化成为高密度的环境时，例如人体，密度的变化限制了弹头进行物理性的变化。 也就是说普遍说来低长径比并且具有矛式（Spitz）弹尖的弹头很容易因为密度的变化而在击中与击入物体后产生滚转（tumble），而滚转又会引发与加速弹头的变形与弹头罩（Metal jacket）破裂，尤其弹头曾经先击穿过坚硬的物体而变形后，弹头的破裂（甚至碎裂）的过程会变的更快。
三八式步枪总共开发出三种6.5毫米弹药，最初所开发的弹药杀伤力最小，是圆头弹，打到人体没击中要害都是轻伤。 据说很多经历过抗战的老兵对于1937年日本侵华战争初期有坂子弹的印象就是具有“一枪两眼”（贯穿力）的效果。 日本在1939年不顾虑补给难度开始装备使用7.7毫米有坂弹的九九式步枪，计划在战争中完全取代三八式，因1941年珍珠港事件日美开战作罢；但日军同时对6.5毫米有坂弹头进行了改动。 至1945年美国海军陆战队开始与日本陆军在西太平洋展开夺岛战，在任职美国陆军军医部的Beyer, Arima & Johnson于二战时期出版的“弹道杀伤”第一章“敌人弹药”中有以下对日本38式步枪的6.5毫米子弹有细致的描述，称其中头部到躯干中弹后形成可怕的巨大穿出伤的亦不在少数。 另外吴东才主编《晋冀豫根据地》中明确提到过三八式步枪弹比7.92毫米步枪弹的杀伤力更大，晋察冀解放区兵工厂在1946年日本投降后，生产子弹中6.5毫米和7.9毫米的数量对等，由此可知1946年后的38步枪的弹药比1937年时已增大。 。
而据北美的枪支爱好者的记事，使用当今的该枪可以在150-200m米有效射杀棕熊，并称6.5有坂弹长在150米、最多200米内命中人体会出现相当可观的弹头变形，在200米—600米距离上飞行弹道会非常稳定，命中人体之后也很难失稳因此会形成进口出口一样大的情况。 超过600米后的致伤效果和其他同时期步枪弹没有决定性差别。
隐匿性
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小口径的弹头经过长度约31.5寸（797毫米）的枪管之后，发射药在枪管内充分燃烧，枪口在射击时的闪焰几乎不明显，原因在于这一段距离的空间内弹药的燃烧程序无法完成，因此射手得于黑暗中得到掩护与隐匿（见枪管）。
三八式步枪与其衍生型九七式狙击步枪在这一点发挥的非常优异，往往在太平洋战场上美军在特定距离内死于日军冷枪之下而无法快速标定日军狙击手的位置进行还击，其长达797毫米的枪管，即使在夜间美军官兵也无法看见九七式狙击步枪吐出的火舌；在白天也见不到九七式狙击步枪口的白烟与尘土。
但不代表日军狙击手是无敌的；狙击手面对优势敌人时基本全都无法移动位置因此马上就会被发现射杀；对于美军的攻击仅仅发挥“迟滞”而不是“威吓”的效果。美军针对日军狙击手为了获取良好视野依托高大树木没有改变位置的战术，一旦遭遇狙击手，步兵在环境允许的情况下可呼叫M3李坦克用37毫米M3炮发射霰弹“Canister（英语：Canister shot）”炮弹，把狙击手跟灌木丛或者是树梢实施清除式炮轰。