Вернувшись в Ковров, Калашников принял решение о радикальной переработке своей конструкции, в чем ему активно помогал опытный конструктор Ковровского завода Зайцев. В результате к следующему туру испытаний был фактически создан новый автомат, имевший с АК-46 самое минимальное сходство, но зато получивший значительное сходство с одним из главных конкурентов — автоматом Булкина (сюда попадают затворная рама с жестко присоединенным газовым поршнем, компоновка ствольной коробки и ее крышки, размещение возвратной пружины с направляющей и использование выступа на направляющей возвратной пружины для запирания крышки ствольной коробки). Вообще, все ключевые конструктивные решения нового автомата были позаимствованы у других систем — так, ударно-спусковой механизм был заимствован с минимальными усовершенствованиями у чешской самозарядной винтовки Холека, рычажок предохранителя, являвшийся также пылезащитной крышкой для окна рукоятки затвора был «подсмотрен» у самозарядной винтовки Remington 8 конструкции Браунинга, «вывешивание» затворной группы внутри ствольной коробки с минимальными площадями трения и большими зазорами — у автомата Судаева.
Здесь нужно особо отметить, что в указанный период копирование и заимствование чужих конструктивных решений (в том числе и у прямых конкурентов) не только не возбранялось, но и прямо приветствовалось как испытательной комиссией, так и вышестоящими организациями. В конце концов, вся интеллектуальная собственность (в сегодняшнем понимании) тогда в СССР считалась общей, т. е. принадлежавшей не одному изобретателю, а всему народу (или государству), и соответственно могла использоваться во благо народа и государства кем угодно. Также нужно заметить, что само по себе использование суммы уже проверенных и удачных решений отнюдь не гарантирует успеха результирующего образца — для этого необходима значительная инженерно-конструкторская работа, которая и была проделана Калашниковым и Зайцевым в самые сжатые сроки.
В результате на очередной тур испытаний, проводившийся в декабре 1946 — январе 1947, вышли три автомата — слегка доведенные образцы Дементьева и Булкина и фактически новый автомат Калашникова и Зайцева.
По результатам испытаний ни один образец полностью не удовлетворил тактико-техническим требованиям — автомат Калашникова, будучи наиболее надежным из всех трех, показал недостаточную кучность стрельбы, а единственный автомат, полностью удовлетворивший требованиям по кучности — ТКБ-415 системы Булкина, имел проблемы с надежностью и живучестью ряда деталей. На заседании испытательной комиссии по результатам очередного этапа конкурса в конце концов было принято решение о рекомендации автомата Калашникова к войсковым испытаниям как наиболее надежного, а доведение его до требований ТТТ по кучности стрельбы было отложено на неопределенный срок. Это решение можно считать оправданным с той точки зрения, что в сложившейся на тот момент ситуации Советской армии был бы гораздо полезнее надежный, но не очень точный автомат в ближайшем будущем, чем надежный и точный автомат неизвестно когда.
Производство новых автоматов было решено налаживать на заводе в Ижевске, куда Калашников и был командирован из Коврова в конце 1947 года. Первые партии новых автоматов были собраны в Ижевске в середине 1948 года, а в конце 1949 года по результатам войсковых испытаний новый автомат был принят на вооружение Советской армии в двух вариантах под обозначениями «7.62 мм автомат Калашникова АК» и «7.62 мм автомат Калашникова со складным прикладом АКС» (для воздушно-десантных войск).
Серийное производство новых автоматов разворачивалось в Ижевске с большими проблемами. Главной проблемой стала ствольная коробка, собиравшаяся из штампованного стального корпуса и массивного фрезерованного вкладыша в передней части при помощи заклепок. Несовершенство технологии приводило к искажениям формы и размеров ствольной коробки и иным проблемам, что, в свою очередь, вызывало большой процент брака. После анализа проблем конструкторами завода было принято казалось бы парадоксальное решение — переход к «устаревшей» технологии фрезерования ствольной коробки из цельной поковки вместо штамповки и клепки будет экономически оправдан из-за резкого снижения количества брака и возвратов автоматов от военной приемки. Новая ствольная коробка была разработана в отделе главного конструктора Ижевского завода, и с 1951 года автоматы АК и АКС стали выпускаться с фрезерованной ствольной коробкой. При этом по ходу производства в конструкцию и технологию выпуска автоматов вносились многочисленные усовершенствования.
Появление в первой половине пятидесятых годов опытного автомата Коробова, превосходившего АК по кучности стрельбы, а также более легкого и дешевого в производстве, повлекло за собой появление в 1955 году новых ТТТ на облегченный автомат. В дальнейшем к этим требованиям добавились требования к созданию максимально унифицированного с автоматом ручного пулемета — оружия поддержки уровня отделения. Конкурсные испытания новых систем прошли в 1957–58 годах и включали в себя достаточно большой спектр образцов из разных КБ. На эти испытания группа Калашникова представила усовершенствованный вариант АК с новой штампованной ствольной коробкой, а также ручной пулемет на его базе. По результатам испытаний в 1959 году на вооружение Советской армии был принят «7.62 мм автомат Калашникова модернизированный АКМ», как продемонстрировавший высокую надежность, приемлемые характеристики по точности и кучности стрельбы и «знакомый» как промышленности, так и войскам.
В 1974 году на вооружение Советской Армии принимается 5.45 мм стрелковый комплекс, состоящий из автомата АК-74 и ручного пулемета РПК-74, и производство автоматов в СССР АКМ было свернуто. Тем не менее, значительное количество 7.62 мм автоматов АКМ до сих пор остается на вооружении различных родов войск Российской армии — мне самому во время службы в Войсках ПВО России в 1997–1998 году приходилось стрелять из штатных 7.62 мм автоматов выпуска конца 1960-х — начала 1970-х годов. Немалое число 7.62 мм автоматов находится на вооружении МВД и милиции России.
АК и в последующем АКМ широко поставлялись дружественным СССР странам и режимам, как в виде готового оружия, так и в виде лицензий на производство в купе со всей необходимой документацией и технической помощью. 7.62 мм автоматы производились в Албании, Болгарии, Венгрии, ГДР, Египте, Ираке, Китае, Румынии, Северной Корее, Финляндии, а поставлялись в еще большее число стран. Собственно говоря, столь широкое распространение автоматов Калашникова в мире (как правило, количество произведенных автоматов типа АК по всему миру оценивается порядка 90 миллионов штук) в первую очередь определяется политикой СССР, щедро раздававшего автоматы и технологии его производства всем, кто заявлял готовность идти по социалистическому пути или хотя бы бороться с мировым империализмом и колониализмом. В результате такой щедрости в прошлом в настоящее время Россия утеряла значительную часть рынка автоматов, так как сейчас только ленивый в странах бывшего социалистического блока не производит тот или иной вариант автомата Калашникова. Говорить о каком либо нарушении патентных прав здесь не приходится, так как даже без учета неоригинальности конструкции ее возраст превышает все максимальные сроки патентной защиты, а полученный в 1997 году патент на «автомат Калашникова» (мировой патент WO9905467 от 4 февраля 1999 г.) фактически защищает лишь отдельные решения, воплощенные в автоматах серии АК-74М, но никак не более ранние АК и АКМ.
Гражданские полуавтоматические варианты АК пользуются немалой популярностью как в России (карабины и дробовики серии «Сайга»), так и за рубежом, особенно в США (главным образом из-за раскрученности бренда «Калашников», неприхотливости к патронам и низкой цены).