Первые патроны калибра 7,62x54R появились одновременно с винтовкой Мосина, для которой они и были предназначены. Эти патроны полностью соответствовали принятым на тот момент мировым стандартам.

Патроны 7,62x54R первых выпусков имели металлическую гильзу с фланцем и свинцовую оболочечную пулю с закругленной головной частью. Они снаряжались гранулированным бездымным порохом на основе нитроглицерина.

Сравнительные испытания патронов, проведенные российскими оружейниками, показали превосходство нового патрона над патроном к винтовке Бердана. Однако останавливаться на этом не собирались, и работы над усовершенствованием не прекращались.

В результате поисков был разработан и принят на вооружение более совершенный патрон того же калибра. Баллистика патрона 7,62x54R образца 1908 г. заметно отличалась в лучшую сторону, хотя изменений было совсем немного: пулю с закругленной головной частью заменили остроконечной. После проведения сравнительных стрельб оказалось, что у патрона образца 1908 г. лучше кучность и пробиваемость.

В ходе Первой мировой войны выяснилось, что, хотя остроконечная пуля имеет лучшую пробиваемость, для решения некоторых задач этого уже недостаточно. К 1916 г. был разработан новый патрон к винтовке Мосина и пулемету Максима с бронебойной пулей Кутового. Пуля Кутового была немного короче стандартной и представляла собой стальной сердечник, покрытый небольшим слоем свинца с мельхиоровой рубашкой. На носовой части пули Кутового была установлена специальная баллистическая насадка.

Следующей модернизации патрон 7,62x54R подвергся в 1920-х годах. Для упрощения изготовления гильзы ее донце стало плоским.

С принятием в 1930 г. модернизированной винтовки Мосина образца 1891/1930 г. встал вопрос об изменении патронов. Патрон 7,62x54R образца 1930 г. во многом отличался от патронов 1908 г. Латунная гильза была заменена стальной с томпаковым покрытием. Пуля патрона образца 1930 г. имела уже не мельхиоровую рубашку, а медную или томпаковую. Все эти изменения не изменили характеристик патрона, но значительно удешевили и упростили его производство.

Однако прежние изменения не устраивали советское военное руководство. Совместно со швейцарскими оружейниками советские конструкторы начали разработку новых пуль для патрона 7,62x54R. В результате перед началом Второй мировой войны в СССР имелась солидная номенклатура винтовочных патронов. Обычные пули со свинцовым сердечником получили индекс «Л», с тяжелой пулей — «Д». Патроны с тяжелой пулей можно отличить по желтой маркировке носика пули.

Был принят на снабжение патрон 7,62x54R с новой бронебойной пулей Б-30. Внешне патроны с пулей Б-30 можно отличить по черной маркировке головной части пули.

Тогда же был принят и патрон с бронебойно-зажигательной пулей Б-32. Отличить его можно по маркировке носовой части черным цветом с красным пояском.

Сердечник бронебойно-трассирующей пули БТ короче, чем у Б-30 и Б-32, но сама пуля длиннее. В хвостовой части пули находится трассирующий состав. Маркируют патроны с пулей БТ фиолетовой краской на носовой части пули.

Бронебойно-зажигательно-трассирующая пуля БЗТ представляет собой нечто среднее между пулями Б-32 и БТ. Маркируются патроны 7,62x54R с пулей БЗТ фиолетовым лаком в носовой части пули с красным пояском.

Была разработана и пристрелочно-зажигательная пуля. Патроны с такой пулей маркируются красным лаком в носовой части пули.

Стоит упомянуть и еще об одном специальном патроне 7,62x54R, разработанном еще до начала Второй мировой войны. Специально для авиационного пулемета ШКАС был разработан патрон повышенной прочности. Пулемет ШКАС имел скорострельность более 2000 выстр./мин, и при использовании обычных патронов 7,62x54R их гильзы разрывались, заклинивая автоматику пулемета. Патрон 7,62x54R для пулемета ШКАС имел более прочную гильзу, что достигалось увеличением толщины ее стенок и более прочным закреплением капсюля в донце гильзы. Отличить патроны 7,62x54R для пулемета ШКАС можно по двойному кернению капсюля и букве Ш в маркировке гильзы; капсюль зачастую окрашивался в красный цвет. При этом использование обычных патронов 7,62x54R для стрельбы из пулемета ШКАС весьма и весьма нежелательно, тогда как стрельба авиационным пулеметным патроном из обычных пулеметов и винтовок вполне возможна.

Патроны 7,62x54R, производившиеся в военное время, также имели свои особенности. Для удешевления их производства пришлось отказаться от завальцовывания гильзы в пользу кернения. Также были разработаны варианты с железной гильзой, которая могла даже не лакироваться. Пули патронов выпуска военных лет не всегда имели томпаковую рубашку.

Для ведения боя на небольших расстояниях были введены короткобойные патроны 7,62x54R. Они отличались от стандартных пулей: в короткобойных патронах закреплялась пуля револьверного патрона 7,62x38 мм или пистолетная пуля патрона 7,62x25 мм.

Также фронт запрашивал большое количество холостых патронов, необходимых для отстрела винтовочных гранат. Холостые патроны ранней конструкции представляют собой обычную гильзу патрона 7,62x54R с пороховым зарядом, закупоренным пыжом. Позже начали выпускать холостые патроны с обжимкой дульца гильзы.

В ходе Второй мировой войны также применялись патроны 7,62x54R американского и британского производства. Эти патроны отличаются от патрона образца 1908 г. только маркировкой.

Кроме описанных выше, в годы Второй мировой войны выпускались специальные снайперские патроны и патроны повышенной пробиваемости.

Сразу по окончании Второй мировой войны, в 1946 г., был принят на снабжение модернизированный патрон с зажигательно-бронебойно-трассирующей пулей ЗБ-46. Патроны с пулей ЗБ-46 маркировались точно так же, как патроны с пулей БЗТ.

Патроны 7,62x54R следующего поколения появились в 1966 г. после принятия на вооружение винтовки СВД. Эти патроны выпускаются с меньшими допусками и имеют более стабильные характеристики, что и позволяет использовать их для снайперской стрельбы.

В 1999 г. номенклатуру патронов 7,62x54R пополнил новый патрон с пулей ПП (повышенной пробиваемости) с термоупрочненным стальным сердечником.

Поскольку в довоенное и военное время были разработаны самые различные типы патронов 7,62x54R по комплектации, была введена специальная система маркирования ящиков с патронами. В стандартном патронном ящике находятся две герметично закрытые металлические коробки (военные по традиции называют эти коробки цинками) вместимостью по 440 патронов. На крышке коробки нанесена специальная маркировка:

— 7,62 Б-30 гл — патрон с бронебойной пулей Б-30 и латунной гильзой;

— 7,62 Б-32 гж — патрон с бронебойно-зажигательной пулей Б-32 и биметаллической гильзой;

— 7,62 Б-32 гл — патрон с бронебойно-зажигательной пулей Б-32 и латунной гильзой;

— 7,62 Б-32 гс — патрон с бронебойно-зажигательной пулей Б-32 и стальной гильзой;

— 7,62 БЗТ гл — патрон с бронебойно-зажигательно-трассирующей пулей БЗТ и латунной гильзой;

— 7,62 БП — патрон с бронебойной пулей БП;

— 7,62 БТ гл — патрон с бронебойно-трассирующей пулей БТ и латунной гильзой;

— 7,62 БТ гж — патрон с бронебойно-трассирующей пулей БТ-90 и биметаллической гильзой;

— 7,62 Д гж — патрон с тяжелой пулей типа «Д» и биметаллической гильзой;

— 7,62 Д гл — патрон с тяжелой пулей типа «Д» и латунной гильзой;

— 7,62 З гл — патрон с зажигательной пулей и латунной гильзой;

— 7,62 Л гж — патрон с легкой пулей типа «Л» с биметаллической оболочкой и биметаллической гильзой;

— 7,62 Л гл — патрон с легкой пулей типа «Л» с мельхиоровой оболочкой и латунной гильзой;

— 7,62 Л гл — патрон с легкой пулей типа «Л» с биметаллической оболочкой и латунной гильзой;

— 7,62 ЛПС гж — патрон с легкой пулей ЛПС со стальным сердечником и биметаллической гильзой;

— 7,62 ЛПС гс — патрон с легкой пулей ЛПС со стальным сердечником и стальной гильзой;

— 7,62 П гл — патрон с пристрелочной пулей П и латунной гильзой;