Вопросы стрельбы из пулеметов с летательных аппаратов и с земли по воздушным целям интересовали русское Военное ведомство еще до Первой мировой войны. Однако в стрельбе из пулеметов по воздушным целям достигли тогда очень немногого, хотя на эти цели и отпустили 40 000 рублей из «чрезвычайной сметы».

Еще в 1909 году под руководством полковника Смысловского проводили опыты стрельбы по воздушным шарам из орудий и винтовок. В 1910 году на ружейном полигоне провели опыты стрельбы по воздушным шарам из пулемета «Максим» (согласно предписания ГАУ № 3991 от 28 января) со станка Соколова и треног «Виккерс» с отключенными механизмами наводки. Отключение механизма позволило вести огонь под углом возвышения 51° со станка Соколова и 26°36 — с треноги «Виккерс». В рапорте начальника полигона генерал-майора Н.М. Филатова от 16 апреля указывалось лишь, что при больших углах возвышения особенно проявляется чувствительность автоматики пулемета к натяжению возвратной пружины, чаще происходит перекос ленты, и давал рекомендации по обеспечению ее надежной работы. В феврале — марте 1912 г. Офицерская стрелковая школа совместно с Офицерской воздухоплавательной школой провела стрельбы по привязным аэростатам «как при расположении таковых на месте, так и при передвижении». Результаты были сведены в специальном отчете: «При равных прочих условиях результаты стрельбы из винтовок выше таковых при стрельбе из пулеметов… По привязным аэростатам, движущимся на расстоянии около 2 верст от стрелков — результаты из винтовок ничтожны, из пулеметов и того хуже… Опытных стрельб по управляемым аэростатам, змеям и аэропланам не производилось». Более того, последовал вывод, что «сама идея снабжения армии специальными орудиями» для стрельбы по воздушным целям «является нерациональною». От вывода этого откажутся очень скоро. Что же касается стрельбы из пулеметов, то поскольку она велась со штатных наземных станков, а о специальных установках и прицелах даже не шла речь, неудивительно, что выводы оказались противоположными тому, что даст опыт войны.

А опыт этот выявил насущную потребность организации стрельбы по воздушному противнику из пулеметов. В войсках делались различные варианты импровизированных зенитных установок — легкие деревянные тумбы, поворотные «опоры» под станок Соколова и т. п. К станку Соколова была разработана стойка с обоймой для зенитной стрельбы, но она применялась ограниченно. Упомянутый мастер Колесников осенью 1915 года изготовил в мастерских ружейного полигона треножный «пулеметный станок для стрельбы по воздушным аппаратам», дававший круговой обстрел и большие углы возвышения. Прочная высокая тренога обеспечивала устойчивость и достаточную меткость, наводка — свободная для стрельбы с рассеиванием по направлению и высоте либо для стрельбы «в точку» с использованием зажима. На рукоятку затыльника пулемета мог крепиться приклад. 5-й (оружейный) отдел Арткома в журнале № 411 от 20 декабря 1915 г. признал «желательным сообщить начальникам воздушной обороны местности об этом станке, указав, что… обращаться с запросами следует в Офицерскую стрелковую школу». Титулярный советник Федоров представил зенитную установку, легко изготавливаемую из подручных материалов: на деревянной крестовине ставился деревянный же стержень, на котором горизонтально крепилось колесо с наклонным столом. На стол крепился пулемет «Максим» со станком Соколова. Установка, доработанная вместе с капитаном Ковалевым, не удовлетворила специалистов (особенно проигрывала она в сравнении со станком Колесникова). Весной 1916 года Федоров представил улучшенный и упрощенный вариант, допускавший стрельбу с углами вертикального наведения от +30 до +90°. По результатам испытаний на ружейном полигоне Офицерской стрелковой школы 5-й отдел Арткома в журнале № 130 от 5 апреля предложил «разослать для сведения копию настоящего журнала». Таким образом, «заготовление» зенитных установок передавалось на усмотрение войск и их местные возможности. Некоторые такие установки делались мелкими партиями. Зенитную пулеметную установку своей системы предложил Путиловский завод, проект был рассмотрен Броневой комиссией ГВТУ, но оставлен без последствий. Однако, судя по телеграмме генерала Гермониуса от 14 октября 1916 г., установка заинтересовала британских союзников — генерал просил телеграфировать в Лондон мнение Броневой комиссии. Штатной зенитной установки к пулемету русская армия так и не получила. Впрочем, и во время Великой Отечественной войны, когда имелись штатные зенитные пулеметные установки, их хроническая нехватка вынудила даже включить в «Боевой устав пехоты» 1942 года чертежи простых установок для изготовления их в войсках.

Применение зенитных пулеметов продолжало совершенствоваться в ходе Гражданской войны, — разумеется, в зависимости от степени применения воюющими сторонами авиации на данном фронте. Так, при подготовке операции Западного фронта (май — июнь 1920 г.) в связи с усилением активности авиации со стороны поляков командующий 16-й армией издал указание по борьбе с самолетами противника, включая стрельбу из винтовок и пулеметов. Пулеметы, выделенные для этой цели, развертывали на позициях на дистанциях 500 м друг от друга, устанавливали непрерывное дежурство.

Зенитные пулеметные подразделения были не только в действующей армии — они включались и в «воздушную оборону» тыловых объектов и крупных административных центров (хотя главную роль здесь отводили, конечно, артиллерии). Так, в феврале 1916 г. командование 6-й армией дало указание командующему 42-м армейским корпусом регламентировать организацию противовоздушной обороны западных районов Финляндского княжества. На ряде участков для этой цели специально отряжались пулеметные команды — например, к противовоздушной обороне г. Николайстада (Васа), где дислоцировался штаб 3-го боевого участка, привлекалась конно-пулеметная команда.

При организации в 1915 году «воздушной обороны Петрограда» специально выделенные пулеметные команды прикрывали главные объекты в городе «на выбранных начальником обороны местах и приспособлены для стрельбы по воздушному противнику». Эти пулеметные команды подчинялись командиру Петроградской Крепостной артиллерийской бригады. Пулеметная команда в составе 6 пулеметов была назначена для обороны императорской резиденции.

23 октября 1917 г. была сформирована Офицерская стрелковая школа стрельбы по воздушному флоту, включавшая и пулеметный взвод. Уже после Октябрьской революции 11 ноября (по нов. стилю) 1917 г. был создан Путиловский Стальной противосамолетный артдивизион, в состав которого кроме 8 зенитных пушек вошли и 12–14 станковых пулеметов. К началу 1918 года в воздушную оборону Петрограда входили 13 противосамолетных батарей и 5 пулеметных взводов. После переезда правительства в Москву началось формирование московской ПВО. Согласно приказу № 01 руководителя московского района обороны от 25 апреля 1918 г., был создан отряд воздушно-артиллерийской обороны, в который вошли 35 самолетов, 4 противосамолетные батареи, 6 прожекторных станций и 6 пулеметных команд. Эти пулеметные команды несли круглосуточное дежурство, часть — на крышах высоких зданий города. Устанавливалось, что высота поражения целей пулеметным огнем — до 1 км, но наиболее эффективно — при снижении целей на 500 м и ниже.