Пламенный патриот, большой энтузиаст оружейного дела, С.И. Мосин внимательно следил за всеми новшествами и, не покладая рук, работал над совершенствованием отечественного оружия. Первым в России он стал разрабатывать конструкцию магазинной винтовки. Мосин творчески обобщил огромный опыт русских оружейников, представил его в завершённой форме, развил дальше, дав в то время ряд непревзойдённых решений конструктивных задач. Мосин еще в 1882 году самостоятельно начал работы по переделке однозарядной винтовки Бердана в магазинную винтовку.
«Комиссия для испытания магазинных ружей» привлекла его к своей работе в числе других известных ей русских специалистов-оружейников. Летом 1883 года Мосин представил на рассмотрение комиссии разработанные им образцы магазинных винтовок.
К винтовке Бердана Мосин устроил реечно-прикладной магазин на 8 патронов. Сущность устройства магазина сводилась в основных чертах к следующему: патроны помещались в овальной трубке, находившейся внутри приклада. Для подачи патронов служила рейка, зубцы которой захватывали за закраины патронов. Рейка была сцеплена с затвором. При отодвигании затвора назад рейка подавала патрон настолько, что он мог быть захвачен затвором. Патроны в магазине располагались наклонно, так что пуля одного патрона не упиралась в капсюль другого, что приводило к полной безопасности магазина Мосина и выгодно отличало его винтовку от иностранных систем.
Винтовка этого образца, и сейчас хранящаяся в музее оружия при Тульском оружейном заводе, была окончательно разработана Мосиным к началу 1884 года. Несколько позднее Мосин создал такой же образец винтовки уже на 12 патронов.
Образцы винтовок Мосина, по мнению комиссии, были одними из лучших, но требовали некоторой доработки. В 1885 году Мосин настойчиво трудится над переделкой винтовки и предлагает на рассмотрение комиссии новый, усовершенствованный образец. Из 119 винтовок различных систем, рассмотренных комиссией (среди них было 38 русских), этот образец винтовки Мосина был признан наилучшим. Так, даже в начале своей изобретательской деятельности, при неблагоприятных условиях для творческой работы, Мосин создал винтовку, превосходившую по своим качествам иностранные.
В 1885 году оружейный отдел заказал Тульскому оружейному заводу 1000 винтовок с мосинским магазином для войсковых испытаний.
Характерно, что об этом изобретении из-за попустительства царских чиновников, отнюдь не умевших хранить военную тайну, узнали за границей, где в то время шли спешные изыскания в области магазинного оружия. Иностранцы, всячески принижая русскую науку, в то же время старались присвоить себе результаты самоотверженного труда русских учёных и изобретателей, особенно в области военной техники. Агенты иностранных капиталистических фирм тратили огромные суммы на подкуп царских чиновников, лишь бы получить желанные им секреты русских изобретателей.
Узнав об изобретении Мосина, иностранцы решили его перекупить. В 1885 роду от имени одной парижской фирмы Мосину было предложено 600 тысяч франков (впоследствии эта сумма была увеличена до 1 миллиона франков) за право использовать для французской винтовки изобретённый им реечно-прикладный магазин. Иностранцы вынуждены были признать превосходство русского изобретения, труды выдающегося русского конструктора С.И. Мосина.
Мосин располагал весьма скромными средствами и жил на своё капитанское жалованье. Однако он решительно отверг все предложения иностранцев, поступив как подлинный русский патриот, бескорыстно преданный Родине.
Мосин внимательно следил за развитием оружейного дела за границей. Там спешно вводились на вооружение ружья магазинной системы. В 1884–1887 годах они были приняты во Франции, Германии, Италии.
В конце 80-х годов началась работа по созданию новых винтовок уменьшенного калибра, чему содействовало развитие порохового дела (разработка бездымных порохов).
В России также проводились мероприятия по введению на вооружение магазинной винтовки. В то время как Мосин работал над новой винтовкой, великий русский учёный-химик Д.И. Менделеев разработал свой новый метод производства бездымного пороха на наших заводах; полковник Роговцев спроектировал малокалиберный патрон.
Мосин всесторонне ознакомился с существующими русскими образцами оружия, учёл их достоинства и недостатки при проектировании образца отечественной магазинной винтовки.
Тщательный учёт предшествующего русского технического опыта и новый, оригинальный, творческий подход к делу Мосина способствовали тому, что созданная им винтовка оказалась самой совершенной.