Возвратный механизм отличается от применявшегося в серийных винтовках Токарева. Узел соединения направляющего стержня возвратного механизма и крышки ствольной коробки усовершенствован таким образом, что пятка направляющего стержня соединяется с крышкой не через фрезерованное гнездо в ней (выступ с вырезом), а через прямоугольный узкий паз вверху крышки, в который входит выступ специальной планки, соединённой с направляющим стержнем. Такое решение позволило изготавливать крышку штамповкой без последующей станочной обработки, но отделение возвратного механизма от крышки при разборке стало менее удобным. Крышка ствольной коробки пазов для заряжания оружия из обоймы не имеет.

Ствольная коробка автомата по сравнению с коробкой винтовки АВТ несколько видоизменена в части её соединения с основанием спускового механизма. Окно для магазина меньшей длины, соответственно размерам нового патрона.

Ударно-спусковой механизм по устройству аналогичен УСМ винтовки АВТ, имеет переключение на одиночный и автоматический огонь. Главные отличия следующие: спусковая тяга и её пружина отсутствуют, спусковой крючок сдвинут вперёд и движком на своей верхней части воздействует непосредственно на шептало (коромысло). Переключение режимов стрельбы осуществляется за счёт изменения хода спускового крючка – при стрельбе одиночными выстрелами происходит сдвиг движка вниз направляющим стержнем боевой пружины и его разобщение с шепталом. При автоматическом огне спусковой крючок с движком проворачивался дальше, проскакивал положение разобщения и шептало оставалось отведённым назад, курок приводился в действие автоспуском. Предохранитель-переводчик смонтирован в основании спусковой скобы, представляет собой поворотный подпружиненный рычаг Г-образной формы. Положение для стрельбы одиночными выстрелами – верхнее, очередями – нижнее. Во включенном положении рычаг подпирает сзади спусковой крючок. К нижней стороне корпуса УСМ приварена металлическая пистолетная рукоятка, внутри которой находится хранилище для принадлежности, закрывающееся откидной крышкой с защёлкой (автомат Токарева, хранящийся в ВИМАИВиВС, имеет рукоятку с деревянными накладками, хранилище для принадлежности внутри рукоятки отсутствует).

Ударно-спусковой механизм по устройству аналогичен УСМ винтовки АВТ, имеет переключение на одиночный и автоматический огонь

В металлической пистолетной рукоятке предусмотрен отсек для принадлежности, в образце, имеющем рукоятку деревянными накладками такого хранилища нет

Магазин секторный, двухрядный, с выходом патронов в два ряда. Крепление магазина на автомате осуществляется на зацеп впереди и подпружиненной защёлкой сзади. Защёлка смонтирована в передней части корпуса спускового механизма (спусковой скобы) и перемещается в горизонтальной плоскости. Хвост рычага защёлки находится в районе левого заднего угла окна для магазина. Для отделения магазина необходимо, обхватив магазин левой рукой и большим пальцем нажать на хвост защёлки назад.

Двухрядный секторный магазин крепился на автомате при помощи зацепа впереди и подпружиненной защёлкой сзади

Прицел механический, обычной для винтовок СВТ/АВТ конструкции, прицельная дальность 1500 м. Прицельная колодка неразъёмно соединена с кожухом ствола.

Ложа автомата имеет короткое цевье, на его боковых поверхностях выполнены вырезы для башмаков сошки, в прикладе находится продольный канал для шомпола и ещё одно хранилище для принадлежности, закрытое откидной крышкой, функцию которого выполняет затыльник, при этом крышка фиксируется защёлкой в виде пластинчатой пружины на верхней части приклада.

Продольный канал в прикладе предназначался для хранения шомпола и принадлежности

Сошка двуногая, неотъёмная, смонтирована на специальном кронштейне, присоединенном к надульнику. Ноги сошки снабжены складными упорами, позволяющими вести стрельбу как с мягкого грунта (с откинутыми упорами), так и с твёрдого (со сложенными упорами). Складные упоры ног сошки аналогичной конструкции Ф. В. Токарев использовал в конструкции ручного пулемета МТ. В походном положении ноги сошки складываются вдоль ложи, при этом упоры ног входят в вырезы в её средней части. Сошка крепится на автомате защёлкой в виде пластинчатой пружины с крючком.

Двуногая неотъёмная сошка смонтирована на специальном кронштейне, присоединенном к надульнику

К автомату мог быть примкнут штык от винтовки СВТ-40. Масса автомата Токарева (с магазином без патронов) – 4,77 кг, длина 1080 мм. По своему типу автомат Токарева больше соответствовал ручному пуемёту, что, впрочем, было характерно для всех первых советских автоматов.

В течение декабря 1943 – апреля 1944 г. Ф. В. Токарев дорабатывал свой автомат. Эта работа давалась ему нелегко, не раз случались дефекты производственного плана, много возникало задержек в стрельбе, в том числе по вине новых, ещё не отработанных патронов обр. 1943 г., которых, к тому же, остро не хватало. К началу мая 1944 г. разработанный Ф. В. Токаревым автомат был готов, отлажен и доставлен на НИПСМВО, где 7 мая принял участие в первых полигонных испытаниях автоматов. Некоторые до сих пор не известные широкому читателю подробности этих испытаний удалось найти в дневнике Ф. В. Токарева. В нём, в частности, приводится обобщённый список участвовавших конструкторов и представляемых ими образцов (см. табл).

Сведения о конструкторах и представлявшихся ими образцах оружия, участвовавших в полигонных испытаниях в мае 1944 г.

Интересный факт: по воспоминанию Ф. В. Токарева, стрелком полигона на его автомат была назначена молодая девушка по имени Вера. Поначалу Токарев отнёсся к этому факту с большим недоверием, но, посмотрев за её четкой работой на огневом рубеже, претензий не имел.

Испытания мая 1944 г. автомат Токарева (АТ-44), как и все прочие представленные образцы автоматов, не выдержал – конструкция оружия оказалась неудовлетворительной, в первую очередь, по безотказности. По сведениям из дневника Ф. В. Токарева, стрельба из его автомата сопровождалась значительным числом задержек, большинство из которых составляли сдвоенные выстрелы и поперечные обрывы гильз. Эта трудно устранимая задержка преследовала винтовки конструкции Ф. В. Токарева в ходе их фронтовой эксплуатации и «по наследству» перешла к его автомату. Но главное – в конце испытаний разрушилась стенка ствольной коробки автомата, и он полностью вышел из строя.

Повторные испытания доработанных в соответствии с замечаниями комиссии полигона автоматов были назначены на июль того же года, но к установленному сроку выполнить эту работу Ф. В. Токарев не успел и во втором этапе конкурса 1944 г. не участвовал. Только в декабре он смог представить на полигонные испытания доработанный автомат, но образец опять не выдержал их, уступив автоматам других конструкторов по кучности стрельбы и безотказности. Токарев хотел попробовать ещё раз доработать свой автомат, но комиссия полигона под руководством А. Я. Башмарина сочла такую доработку нецелесообразной и к дальнейшему участию в конкурсе автомат Токарева не допустила.

Причина неудачи автомата Токарева не вызывает сомнений: попытка создать новое оружие на базе существующей, и далеко не безупречной, системы без изменения конструкции основных узлов привела к тому, что автомат унаследовал многие недостатки базового образца. При таком подходе к проектированию оружия поднять уровень надёжности и технологичности автомата Токарева было практически невозможно, что делало данный образец в целом бесперспективным. В то же время в автомате 1944 г. Ф. В. Токарев применил и ряд оригинальных, заслуживающих внимания узлов (защёлка магазина и переводчик-предохранитель, хранилище принадлежности внутри полой рукоятки), качество конструкции которых можно оценить достаточно высоко.