三八式步槍最初沿用其前身三十年式步槍採用的6.5毫米有坂（Arisaka）圆头彈藥；在德国研制出新型尖头弹后，日本也於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”。
由于三八式步槍口径小，无法开发燃烧弹之类的特殊弹种，因此只有普通（Full Metal Jacket）彈頭。從倍徑上換算過來M1903春田步槍的.30-06子彈等於是63毫米的彈殼推送7.62毫米的彈頭經過78倍徑的槍管。三八式步槍有效射程有460公尺，以一战到二战这个距离都绝对够普通步枪兵使用。除与火藥量低有關以外，有坂子彈的彈頭首先長徑比就大約是一比五（.30彈頭的長徑比大約一比三），並且又是「非艇尾」（non boat-tail）設計的彈頭，彈頭與槍管貼和面積過大，摩擦力也高，雖然彈頭長徑比使得彈頭穿透力優良，但彈頭殺傷力在较远距离大幅下降。
非艇尾设计
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沒有「艇尾」的彈頭威力比有「艇尾」的彈頭大，肇因彈頭受火藥推送面積大並且享有較佳的氣密效應於有「艇尾」的彈頭。
6.5毫米有坂子彈在大氣中高速前進時，其梭狀尖端能夠快速有效地將空氣「推開」，不過子彈推開大氣後，彈頭後方會形成小小的真空，大氣會以正常的壓力進行補償合併；在前進中的子彈正後方會一直保持一個真空區域由於子彈前方空氣被推開的關係，大氣在進行回填的程序時會受到真空的影響而優先填補真空的部份，也等於說空氣追逐著這一塊真空並且還以被吸入的方式進行填補，所以空氣會持續呈現出渦流狀（turbulence）。
一般來說有「艇尾」的彈頭在空氣動力學上會有較佳的表現，遠勝沒有「艇尾」的彈頭。尤其依賴慣性為動能的拋射物其動能遞減的效率最快，尤其大部分平底型子彈有效射程不足原因與此有關。由於彈尖前方的空氣幾乎是被劃開而非被推開，彈頭尾端直徑小於口徑，以至於彈頭後方的真空區空間跟著縮小，等於大氣順著彈頭形狀進行合併而不是被推開後再合併；彈頭飛經之處大氣等於幾乎沒有被干擾過，因此自然也不會產生渦流干擾彈頭。
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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三八式步槍還有一個特性是擁有低伸平穩的彈道與終端彈道（英语：terminal ballistics）， 儘管6.5毫米三八式子彈初速有762米每秒，三八式步槍的彈道特性肇因與槍管的長短並無絕對關係；其彈道低伸平穩原因由於彈頭的口徑與長徑的倍比高達一比五，因此除了前述彈頭在大氣中的飛行特性造成彈道低伸的特性之外，高長徑比的子彈受限於體積、體積與尺寸的關係，運動的特性往往從一般大氣的環境下突然變化成為高密度的環境時，例如人體，密度的變化限制了彈頭進行物理性的變化。 也就是說普遍說來低長徑比並且具有矛式（Spitz）彈尖的彈頭很容易因為密度的變化而在擊中與擊入物體後產生滾轉（tumble），而滾轉又會引發與加速彈頭的變形與彈頭罩（Metal jacket）破裂，尤其彈頭曾經先擊穿過堅硬的物體而變形後，彈頭的破裂（甚至碎裂）的過程會變的更快。
三八式步槍總共開發出三種6.5毫米彈藥，最初所開發的彈藥殺傷力最小，是圓頭彈，打到人體沒擊中要害都是輕傷。 據說很多經歷過抗戰的老兵對於1937年日本侵華戰爭初期有坂子彈的印象就是具有“一槍兩眼”（貫穿力）的效果。 日本在1939年不顧慮補給難度開始裝備使用7.7毫米有坂彈的九九式步槍，計劃在戰爭中完全取代三八式，因1941年珍珠港事件日美開戰作罷；但日軍同時對6.5毫米有坂彈頭進行了改動。 至1945年美國海軍陸戰隊開始與日本陸軍在西太平洋展開奪島戰，在任職美國陸軍軍醫部的Beyer, Arima & Johnson於二戰時期出版的“彈道殺傷”第一章“敵人彈藥”中有以下對日本38式步槍的6.5毫米子彈有細緻的描述，稱其中頭部到軀幹中彈後形成可怕的巨大穿出傷的亦不在少數。 另外吳東才主編《晉冀豫根據地》中明確提到過三八式步槍彈比7.92毫米步槍彈的殺傷力更大，晉察冀解放區兵工廠在1946年日本投降後，生產子彈中6.5毫米和7.9毫米的數量對等，由此可知1946年後的38步槍的彈藥比1937年時已增大。 。
而據北美的槍支愛好者的記事，使用當今的該槍可以在150-200m米有效射殺棕熊，並稱6.5有坂彈長在150米、最多200米內命中人體會出現相當可觀的彈頭變形，在200米—600米距離上飛行彈道會非常穩定，命中人體之後也很難失穩因此會形成進口出口一樣大的情況。 超過600米後的致傷效果和其他同時期步槍彈沒有決定性差別。
隱匿性
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小口徑的彈頭經過長度約31.5吋（797毫米）的槍管之後，发射药在枪管内充分燃烧，槍口在射擊時的閃焰幾乎不明顯，原因在於這一段距離的空間內彈藥的燃燒程序無法完成，因此射手得於黑暗中得到掩護與隱匿（見槍管）。
三八式步槍與其衍生型九七式狙擊步槍在這一點發揮的非常優異，往往在太平洋戰場上美軍在特定距離內死於日軍冷槍之下而無法快速標定日軍狙擊手的位置進行還擊，其長達797毫米的槍管，即使在夜間美軍官兵也無法看見九七式狙擊步槍吐出的火舌；在白天也見不到九七式狙擊步槍口的白煙與塵土。
但不代表日軍狙擊手是無敵的；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；對於美軍的攻擊僅僅發揮「遲滯」而不是「威嚇」的效果。美軍针对日軍狙擊手为了获取良好视野依托高大树木沒有改變位置的戰術，一旦遭遇狙擊手，步兵在環境允許的情況下可呼叫M3李坦克用37毫米M3炮發射霰彈「Canister（英语：Canister shot）」砲彈，把狙擊手跟灌木叢或者是樹梢实施清除式炮轟。