Мосин жил в Туле с 1875 года более десяти лет. За это время он сроднился с городом и заводом и здесь мог вполне отдаться осуществлению творческих замыслов. Прославленное искусство тульских оружейников, старые производственные традиции завода много способствовали решению тех задач, которые ставил конструктор.

Воспоминания старого оружейника Ивана Алексеевича Пастухова, который в те годы был у Мосина чертёжником, дают возможность воссоздать обстановку, в которой протекала творческая деятельность Мосина.

Все работы по конструированию винтовки велись в стенах завода, в небольшой комнате, представлявшей что-то вроде конструкторского бюро. Там работали чертёжники И.А. Пастухов, его брат А.А. Пастухов (недолго, до поступления в Академию художеств) и В.И. Васильев. Мосин непосредственно отлаживал опытные образцы со слесарями Санаевым, Земцовым и Сенопальниковым — искусными мастерами, потомственными оружейниками.

Метод конструирования Мосина отличался большой инициативой. Он обычно давал лишь основные размеры деталей и данные, определявшие их взаимное положение в образце винтовки. Остальные же «свободные» размеры деталей определялись конструкторами-чертёжниками. Затем эскиз в виде нормального чертежа поступал к Мосину, который делал окончательную правку, иногда меняя размеры и даже самую форму деталей.

Нередко делалось 2–3 эскиза одной и той же детали, пока Мосин не останавливался на одном из них. Некоторые детали менялись в чертежах и на опытном образце особенно часто. Например, менялся штык, сечение которого после различных изменений было сделано четырёхгранным. Наиболее трудоёмкой деталью с точки зрения конструирования и многократных изменений была магазинная коробка и заключённый в ней магазин для подачи патронов.

При разработке конструкции винтовки Мосина одновременно окончательно определялись и допуски, первоначально очень жёсткие, несколько расширенные в дальнейшем. Здесь проявилась глубокая практичность Мосина, хорошо понимавшего значение тщательного установления допусков для будущего массового производства его винтовки.

Мосин очень внимательно относился ко всем этапам конструирования винтовки. Он принимал непосредственное участие в оформлении и проверке рабочих чертежей, постоянно бывал на рабочих местах, особенно на сборке, помогая сборщикам техническими, а иногда и практическими указаниями, лично следил за изготовлением деталей первых опытных образцов винтовки в мастерских завода.

Мосин был очень требователен к себе и сотрудникам. Но он стоял выше кастовых предрассудков царской офицерской среды и по достоинству оценил замечательные способности своих ближайших помощников, простых людей — оружейников, которые помогали воплотить в жизнь его замечательные замыслы.

Внешне Мосин казался замкнутым, суровым человеком. На самом же деле в характере этого человека было много душевности и простоты. Он заботился о росте кругозора своих сотрудников, предоставляя им широкий простор для инициативы, будил их творческую мысль. Впоследствии тот же И.А. Пастухов, вначале работавший чертёжником у Мосина, вырос в большого специалиста — конструктора-оружейника.

Мосин работал напряжённо и настойчиво, но не встречал большого сочувствия и помощи со стороны заводского начальства. А среди служивших на заводе офицеров, за исключением немногих, работа Мосина по созданию оригинальной винтовки вызывала недоверие и зависть.

В ходе работ Мосину пришлось столкнуться с существенными трудностями, основной причиной которых были равнодушие и преступный бюрократизм начальства. Например, стволы доставлялись с большой задержкой, не хватало патронов с бездымным порохом для пробы ружей, не было достаточного количества обойм. Лишь непоколебимая вера в своё дело, страстное стремление послужить Родине давали Мосину силу преодолевать трудности.

Испытания первых образцов магазинной винтовки Мосина показали её безусловное преимущество. 22 июля 1890 года председатель исполнительной комиссии по перевооружению армии представил военному министру доклад, в котором, ссылаясь на мнение видных специалистов-оружейников, указывал, что было бы «полезным данные заводам винтовки изготовлять ныне же с затворами и ложами капитана Мосина. Ещё выгоднее изготовлять винтовки вполне по образцу пачечной винтовки капитана Мосина», что, по его мнению, значительно ускорило бы и перевооружение. Такого же мнения держался и генерал-фельдцейхмейстер (начальник артиллерии).

Таким образом, исполнительная комиссия, состоявшая из авторитетных специалистов, поставила перед военным министром вопрос о целесообразности немедленного перехода к изготовлению винтовки Мосина. Это, по существу, предрешало вопрос о принятии её на вооружение. Такая постановка вопроса, несомненно, отвечала интересам дела. В случае согласия военного министра была бы принята лучшая в то время в мире винтовка Мосина и перевооружение армии значительно бы ускорилось.

Но такого решения не последовало. Самая мысль о том, что русское изобретение может оказаться лучше иностранного, казалась царским сановникам недопустимой.

Мосин хорошо понимал, что наступает момент, когда должна решиться судьба его многолетнего труда, и с исключительной настойчивостью завершал работы по изготовлению своих винтовок в Туле. К началу августа в Петербург поступили винтовки Мосина за № 5 и 6.

Вскоре военный министр прибыл в Тулу для личного ознакомления с ходом работ в связи с предстоящими испытаниями стрелкового оружия. Он явно сомневался в успехе винтовки Мосина на предстоящих испытаниях. Но в то же время 10 сентября 1890 года военный министр, осматривая сборку трёхлинейных винтовок Мосина, присутствуя при стрельбе, лицемерно расточал похвалы и обещания изобретателю.

14 сентября Мосин писал заместителю начальника главного артиллерийского управления генералу Крыжановскому: «В присутствии военного министра ружья действовали отлично, выпущено было до трехсот патронов… Военный министр был ко мне очень ласков, несколько раз на заводе при всех высказывал, что мой успех будет его успехом, а при прощании на вокзале сказал: „Поеду молиться московским угодникам об успехе нашего дела“». Лицемерная любезность Ванновского и его «богомольное» заявление по существу не меняли дела. Министр решил ждать итога испытаний.

Хотя военный министр Ванновский и «изволил найти всё в порядке» и даже, в подражание «высочайшим особам», оттиснул название завода на стволе мосинской винтовки, чтобы собственноручно удостоверить свою причастность к его работам, на пути конструктора возникали всё новые и новые препятствия.

В письме от 14 сентября 1890 года к председателю комиссии по разработке малокалиберной винтовки генералу Чагину Мосин рисует довольно безотрадную картину: «…Три ружья завод еще не приготовил, до сих пор нету предписания об этом, а также нету предписания от ген. Крыжановского о том, чтобы завод исполнял все мои требования». Упомянутое письмо Крыжановскому дополняет эту картину: «Я вынужден был, — пишет Мосин, — показывать стрельбу военному министру с пятью несчастными обоймами, имевшимися у нас, которые при этом иногда плохо действовали… Патронов у нас осталось очень мало, и если патроны не будут аккуратно присылаться, то я должен буду остановить испытания и этим задержу сдачу ружей… Все затруднения, которые были при сборке первых ружей, мною все выяснены и требования мои, как председателя приемной комиссии, к заводу все определены. Теперь успех сдачи ружей зависит исключительно только от завода и, следовательно, если ружья не будут сданы к сроку, то я с себя, как с изобретателя и как с председателя приемной комиссии, ответственность снимаю».

Настойчиво преодолевая трудности, борясь против равнодушия и бюрократизма, Мосин энергично продолжал свою работу. 13 сентября 1890 года Мосин принял первые 12 своих винтовок из основной партии ружей, изготовленных Тульским оружейным заводом. Это был знаменательный для Мосина день. Его замыслы, наконец, осуществились. Тульский завод дал образцы первой серийной партии его магазинной винтовки.