토벌 부대는 2700여 명으로 조직됐다. 부대장인 북병사 이일이 수하 장교들과 지휘본부를 구성했고, 실제 전투는 좌위군(左衛軍)과 우위군(右衛軍)으로 편성된 두 부대가 맡았다. 이때 크게 주목할 사안이 있다. 이순신이 토벌전에서 맡은 직책이다. 그는 우위 부대를 구성한 단위 부대장 24명 중 한 사람으로서 '우화열장(右火熱將)'이란 직책을 맡았다(육군박물관 소장, '장양공정토시전부호도'). 화열장은 '총포대(銃砲隊)의 대장'을 뜻하는데 좌위부대와 우위부대 모두 좌·우 두 명의 화열장이 있었다. 이때 이순신이 '우화열장'으로 선정된 것은 토벌대 무장 총 58명 중 총포를 가장 잘 아는 4명의 장수 중 한 사람으로 뽑힌 것을 뜻한다.

이순신이 전쟁 무기로 총포를 주목하게 된 계기는 니탕개의 난 때였다. 그는 선조 16년 5월 5일에 니탕개군 2만여 명의 공격으로 벌어진 종성진 전투를 크게 주목했다. 신임 북병사 김우서는 첫날 전투에서 활과 창 등 종래 써오던 무기가 모두 소진되자 둘째 날에는 무기고에 방치돼 있던 낯선 무기 승자총통을 꺼내 매우 효과적으로 적의 공격을 막아냈다. 승자총통은 무기 창제에 재능이 많았던 전 병사 김지가 새로 개발한 무기로 이때 처음으로 실전에 사용됐다. 보고를 받은 선조는 매우 기뻐서 고인인 김지에게 증직(贈職)하고 그의 후손에게 관직을 제수하도록 명했다.(선조실록, 선조 16년 6월 11일)

그뿐 아니다. 선조는 급히 승자총통을 다량 제작해 각지에 추가 배치하려 했다. 하지만 재료를 구하기 힘들자 하삼도(下三道:충청·경상·전라)에 있는 사찰의 종을 징발하도록 명하면서 불교계의 반발을 무마하기 위해 이런 희한한 하교까지 내렸다. "불씨(佛氏·부처)는 본시 자비심으로 은덕을 베푸는지라, 머리와 눈까지 아끼지 않고 인명을 구한다고 한다. 하물며 지금은 국가가 어려운 처지에 있고 변방의 백성들은 도탄에 빠져 있는 때니, 그 종을 버려서 적국을 막는 것이야말로 불씨가 바라는 바일 것이다."(우성전, '계갑일록')

이순신은 이때 새 무기인 총포의 중요성을 기민하게 알아보고 계속 관심을 가진 결과 후일 여진족 토벌전에서 우화열장으로 활약할 만큼 전문가가 됐고, 이후 임진왜란 때도 매우 유용한 자산이 됐다. 당대 무장들이 모두 이순신처럼 총포를 주목하고 전문가가 됐다면 임진왜란은 전혀 다른 양상으로 전개됐을 것이다.

이순신이 녹둔도 전투 패배로 백의종군 처분을 받은 지 석 달 뒤인 선조 21년 1월 14일. 야밤에 출동해 얼어붙은 두만강을 건넌 조선군 토벌대는 이튿날 날이 샐 무렵 녹둔도 침공의 중심 세력이었던 여진족 부락을 덮쳐 초토화했다. 전리품은 적의 수급 383급과 말 9필과 소 20마리. 이 전투는 토벌 대상이었던 여진족 부락 이름을 따서 '시전부락 전투'라는 이름으로 역사에 올랐다. 이 전투에서 올린 전공으로 이순신은 백의종군 처분에서 벗어났다. 그 후 자유인으로 함경도를 떠난 이순신은 다시는 함경도에 가지 않았다.