23 мая 1890 года комиссия получила окончательно отлаженные образцы мосинской винтовки под номерами 1 и 2. Дальнейшие работы Мосин перенёс полностью в Тулу, где для этого имелись большие возможности, чем в маленькой мастерской Ораниенбаумской офицерской стрелковой школы или в инструментальном отделе Петербургского патронного завода. 26 мая 1890 года начальник Тульского оружейного завода получил телеграфное предписание: «Приступайте немедленно к изготовлению трёхсот ружей по системе капитана Мосина». После несовершенных иностранных образцов винтовок Карле, Крнка и Бердана коллектив завода приступил к изготовлению простой и надежной винтовки русского изобретателя.
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.