所謂混成旅最早是清末編練新軍時，因為軍費不足的產物，其實就是加強了騎兵、炮兵的旅。
甲午戰爭以後，清政府意識到原有的清軍已經不堪大用，於是開始編練新軍。1901年，袁世凱以新建陸軍為基礎，開始籌建北洋常備軍。北洋常備軍的編制分鎮、協、標、營、隊、排、棚，也就是相當於現在的師、旅、團、營、連、排、班。
在具體編制上又以鎮為基本單位，下轄兩個步兵協、騎兵、炮兵各一標，工程兵、輜重兵各一營。步兵協下屬兩個步兵標，沒有騎兵、炮兵，不具備獨立作戰能力，有需要時臨時從鎮所屬的騎兵、炮兵、工程兵、輜重兵抽調部隊加強。此後清政府陸續組建了北洋六鎮，並把這一編制推廣到全國，打算在全國成立共計36個鎮。
然而此時由於財政緊張，因此各省在編練新軍時有時候沒有足夠的財力編練一個鎮，於是採用縮水的辦法，先編練一個協，等財力富裕再擴編成鎮。這樣協所需的騎兵、炮兵、工程兵、輜重兵沒法從上一級單位獲得，只能在自己內部編入同樣縮小的戰術單位，因此稱之為混成協，就是多兵種混合編成的意思，以和原來鎮下屬的協有所區別。
比如直隸有直隸混成協，山東有暫編47混成協，湖南有陸軍25混成協等等。
辛亥革命以後，民國成立，這鎮、協等稱呼也就改成了師、旅等，混成協就成了混成旅。此後混成旅就成了一個常見單位，像馮玉祥就擔任過第16混成旅旅長。
時至今日，因為現在的旅大多本身就是兵種混合編成，所以不大再強調是混成旅了。