16 июля 1883 г. Максиму выдали патент за номером 3493 на пулемет «Предтеча» — откатного действия с ленточной подачей безободковых патронов, собственной конструкции Максима и его же производства. Для изменения скорости ведения огня в пулемете использовался регулируемый гидравлический демпфер. Максим никоим образом не был удовлетворен конструктивным решением изделия, но это решение позволило ему сделать патентную заявку на основные характеристики конструкции. По этому поводу он говорил: «Никто раньше не занимался созданием автоматического орудия; пространство было свободным. И вот мне удалось получить ряд доминирующих патентов и, показав все возможные способы действия пулемета, предъявить самые широкие заявки».
Шесть месяцев спустя он продвинулся в расширении своей первоначальной патентной базы (для орудия, действующего за счет энергии отката) и включил в патентную заявку № 606 от 3 января 1884 г. срабатывание затвора за счет дульных газов, хотя сам по этому пути так и не пошел. Но пошли другие, в результате чего Максим, считающий, что их «изобретения» покрывались патентом № 606 и чуть более поздним патентом № 13 113, стал постоянным участником судебных разбирательств.
Затем последовал «Прототип», отклоняющийся от операционной методологии «Предтечи» в одном важном аспекте: в нем использовались стандартные патроны Гатлинга-Гарднера 45-го калибра, таким образом в оружие вводился существенный элемент стандартизации (безободковые патроны Максима проталкивались через петли ленты, которая их удерживала; теперь же в «Прототипе» патроны, имеющие ободок, сначала вытягивались из петель, а затем досылались в патронник). «Прототип» также имел улучшенную гидравлическую демпферную систему.
Впервые «Прототип» стрелял 24 января 1884 г. — Максим подробно рассказывает, как в своей мастерской, которую он незадолго до этого оборудовал на улице Хаггон-Гарден, в доме 57 D, в самом центре ювелирного района Лондона, снаряжал патронную ленту полудюжиной патронов и выстреливал их менее чем за полсекунды. Скорость огня была столь же высока, как и у стоящих тогда на вооружении «Гатлингов», но у «Прототипа» возникали собственные проблемы: ствол пулемета быстро перегревался (конечно, ведь «Гатлинг» 45-го калибра из каждого ствола за единицу времени в действительности отстреливал лишь одну десятую от общего количества выстрелов). Для того чтобы регулировать температуру ствола, Максим соорудил вокруг него кожух — предшественник характерной водяной рубашки, которая станет отличительной чертой почти всех будущих орудий Максима, хотя «Легковес» («Лайтуэйт») 1887 г. и «Суперлегкий» («Экстра Лайт») 1895 г. являлись исключениями в этом плане, правда не очень удачными. По существу, к 1883 г. конструкция Максима была закончена. Естественно, она еще не была совершенной, но нуждалась лишь в небольших доработках — главным образом, надо было упростить механизм, чтобы снизить стоимость его производства и обслуживания. «Не отступайте до тех пор, пока вы не сделаете его настолько простым, что его можно будет разобрать, осмотреть и прочистить без инструментов» — сказал ему сэр Эндрю Кларк, британский генеральный инспектор фортификаций. Пулемет все еще нестабильно вел непрерывный огонь, но главная причина, вызывающая эти проблемы, не зависела от Максима — она заключалась в качестве имеющихся боеприпасов.
«Я обнаружил, что не могу получить надежных патронов», — писал он. — «Многие из них были бракованными, некоторые имели только половину порохового заряда, а в отдельных пороха не было вовсе; поэтому я обратился в правительство с просьбой обеспечить меня патронами, и они были предоставлены мне, хотя я довольно дорого заплатил за них. Кроме того, правительство не могло понять, зачем я затребовал так много патронов [он отстрелял примерно 200 000 к этому времени, по его собственным оценкам — достаточно для небольшой войны]. Мне пришлось объяснить. В конце концов мне позволили получить любое количество, которое я в состоянии буду оплатить».
Максим также столкнулся с проблемами, вызванными весом патронной ленты для боеприпасов 45-го калибра, конструкция которой и без того имела склонность вызывать проблемы с подачей патронов. Пытаясь решить эту проблему, Максим заменил ленту магазином барабанного типа, внешне схожим с барабаном Бродуэлла, использовавшимся в «Гатлинге», но в действительности совершенно иным по сути. Интерес Максима к подобной компоновке оказался недолгим, но очень похожую систему взял на вооружение Исаак Льюис, который применил ее в легком пулемете, носящем его имя. Максим в конце концов разрешил эту проблему наиболее простым способом — поставил коробчатый лоток для боеприпасов в нижней части орудия, уменьшив длину безопорной части ленты от более чем одного метра до примерно 30 см (примерно от трех с половиной футов до фута).
Другую проблему — проблему качества боеприпасов — решить было гораздо сложнее. Вплоть до того времени патроны все еще начинялись так называемым «черным порохом», представлявшим собой смесь нитрата калия, серы и углерода. Такая смесь была достаточно эффективной в качестве метательного взрывчатого вещества, но имела серьезные недостатки: она образовывала огромное количество дыма, заслоняя таким образом пулеметчику видимость, и оставляла после себя копоть, быстро загрязнявшую ствол орудия. Максим попытался обойти первую проблему, разработав устройство для улавливания дыма и его «очистки» перед выпуском в атмосферу, и в ходе этой работы он предвосхитил газовую систему срабатывания, которую позднее использовали Браунинг, Льюис и многие другие. Его попытки устранить дефекты черного пороха были обречены на провал, и какое-то время создавалось впечатление, что орудие Максима дефектно по своей сути, по причине, не зависящей от конструктора. Но вот в 1885 г. в один из тех моментов синергической прозорливости, которыми так часто бывает отмечен технический и технологический прогресс, французский химик по имени Поль Вьелль разработал новое метательное взрывчатое вещество — соединение целлюлозы и желеобразного нитроглицерина, которое не образовывало дыма и, таким образом, разрешило проблему пороха раз и навсегда гораздо более приемлемым способом.
Затем последовало еще несколько модификаций основной конструкции, что привело в 1885 г. к созданию пулемета «Транзишинал» («Переходный»), а затем к модели 1887 г., которую иногда неофициально называют «первое совершенное орудие», несколько позднее эта модификация стала называться «Мировой стандарт». Среди всех осуществленных преобразований самыми важными были те, которые привели к изменению характеристик оружия с учетом изменившейся кривой давления нового медленно горящего бездымного пороха и уменьшения отката орудия в результате использования патронов меньшего калибра. Первыми пулеметами малого калибра были отправленные в 1889 г. в Австро-Венгрию 130 орудий (см. ниже), в которых использовались патроны 8-мм х 50 (в том же году британская армия приняла на вооружение винтовку Ли-Метфорда калибра 0,303-дюйма), а Максим выпустил для других европейских заказчиков пулеметы других винтовочных калибров, в частности 7-мм, 7,5-мм и 8-мм. Ко времени создания модели «Транзишинал» Максим смог уделить больше внимания внедрению своего изобретения на рынок вооружений и, естественно, пытался получить от этого внедрения прибыль, так как затратил на разработки значительные средства. Оружейная компания Максима была зарегистрирована 5 ноября 1884 г., ее директорами стали Максим, бизнесмен по имени Рандольф Р. Саймон и Альберт Виккерс из компании по производству стали «Виккерс, сыновья энд компани» — Саймон и Виккерс вложили в новое дело £35 000. Последующая история компании «Виккерс» показывает, что, возможно, Максиму было бы более правильным пригласить в качестве партнера такого проверенного производителя вооружений, как «Армстронг», но «Армстронг» имел лицензии на производство орудий Гатлинга и Гочкиса в Великобритании, поэтому такой союз мог иметь свои отрицательные стороны.