Для использования в новом пистолете был выбран мощный патрон калибра 7.62 мм с начальной скоростью пули 420 м/с. Это был переконструированный патрон «7,63mm Mauser», получивший в последствии обозначение «7,62x25 ТТ». Использование данного патрона не требовало переоснащения производства, в добавок, на складах имелось довольно большое количество 7.63 мм патронов, закупленных у немцев для пистолетов Mauser C-96. Поставленные задачи, касавшиеся качеств самого пистолета, были выполнены благодаря новым конструкторским решениям Токарева, взявшего за основу систему запирания Браунинга, как наиболее простую и наилучшим образом подходящую для использования в компактном оружии под столь мощный патрон, а так же компоновки и дизайна пистолета FN Browning model 1903. В июне – июле 1930 года состоялись первые полигонные испытания пистолета Ф. В. Токарева вместе с отечественными конструкциями С. А. Прилуцкого и С. А. Коровина под патрон 7,62x25, а так же иностранными пистолетами FN Browning model 1922 и Walther PP калибра 7,65 мм, Parabellum P.08 калибра 9 мм и Colt M1911A1 45-го калибра. Во время этих испытаний пистолет Токарева продемонстрировал отличные баллистические качества и точность. При стрельбе на 25 метров радиус рассеивания составил 7,5 см.

Оружие Токарева оказалось простым в обращении и эксплуатации, превосходило другие образцы по массогабаритным характеристикам, и надежным в работе при длительном ведении огня. Огромным преимуществом для советской оружейной промышленности тех лет была технологичность и простота производства этого пистолета. Конкурсная комиссия во главе с М. Ф. Грушецким сочла пистолет Токарева наиболее приемлемым и подходящим для принятия на вооружение при условии, что будут устранены выявленные недостатки. Требования комиссии включали повышение точности стрельбы, облегчение усилия спуска и безопасности в обращении. Токарев за несколько месяцев работы выполнил поставленную задачу. Решение о дополнительных испытаниях было принято 23 декабря 1930 г. В январе того же года, в г. Солнечногорске Московской области, на полигоне Высшей стрелковой школы «Выстрел» состоялись испытания, на которых присутствовали главные военные руководители государства: К. Е. Ворошилов, М. Н. Тухачевский, И. П. Уборевич, а так же многие высокопоставленные чины. По результатам испытаний были отмечены преимущества усовершенствованного пистолета Токарева перед другими образцами. 12 февраля 1931 года Реввоенсовет СССР заказал первую партию из 1000 пистолетов для всесторонних войсковых испытаний. В том же году пистолет Токарева был принят на вооружение РККА под официальным обозначением «7,62-мм самозарядный пистолет обр. 1930 г.» вместе с патроном 7,62x25 под обозначением «7,62мм пистолетный патрон «П» обр. 1930 г.». Неофициально это оружие стали называть ТТ (Тульский Токарева), позднее за ним закрепилось именно это название.

В пистолете Токарева сочетаются конструктивные особенности различных систем: схема запирания канала ствола конструкции Браунинга, примененная в знаменитом Colt M1911, дизайн FN Browning model 1903 и патрон 7,63mm Mauser. В месте с тем пистолет имеет оригинальные конструктивные решения – объединение ударно-спускового механизма в отдельном едином блоке – колодке, который при разборке оружия свободно отделяется от рамы для чистки и смазки; размещение боевой пружины в курке, что сократило продольную ширину рукоятки; крепление щечек рукоятки при помощи закрепленных на них поворотных планок, упрощавших разборку пистолета, отсутствие предохранительного механизма, функцию которого выполнял только предохранительный взвод курка. Автоматика работает по схеме использования отдачи при коротком ходе ствола. Запирание осуществляется при помощи снижающегося ствола. Два боевых выступа, находящихся на внешней верхней стороне ствола перед патронником, входят в соответствующие пазы, выполненные во внутренней поверхности затвора-кожуха. Снижение казенной части ствола происходит по средством серьги, шарнирно соединенной со стволом осью серьги, а с рамой – осью затворной задержки. Ударно-спусковой механизм куркового типа, одинарного действия, с предохранительным взводом курка. При постановке курка на предохранительный взвод блокируется так же и затвор-кожух.

Направление подачи патрона из магазина в патронник в пистолете ТТ осуществляется направляющими поверхностями выступов колодки спускового механизма, что повышает надежность досылания, если загнутые верхние края боковых стенок горловины коробки магазина получили бы повреждения. На правой стороне рамы расположен рычаг затворной задержки, на левой размещена разрезная пружина затворной задержки, фиксирующая ее, и использующаяся для разборки оружия. Защелка магазина, находящаяся в основании спусковой скобы, с левой стороны рамы. Прицельные приспособления состоят из нерегулируемой мушки, выполненной как часть затвора-кожуха и целика, закрепленного в пазе типа «ласточкин хвост» с возможностью внесения боковых поправок. Коробчатый магазин с однорядным расположением патронов в боковых стенках имеет отверстия для визуального определения их количества. Эти отверстия расположены в шахматном порядке, семь справа и шесть с лева. Угол наклона рукоятки составляет 105°. Щечки рукоятки пластиковые, с крупной насечкой. Щечки пистолетов раннего выпуска полностью рифленые. В 1935 году выпускались пистолеты с коричневыми щечками. Позднее, за исключением деревянных, изготавливались только черные щечки. На щечках более позднего выпуска, по центру, присутствует пятиконечная звезда со стилизованной надписью «СССР». Оружие изготавливалось из углеродистой стали. Поверхности обрабатывались оксидированием.

Производство пистолета Токарева началось в 1930 году на Тульском оружейном заводе. В 1930 – 1932 гг. было изготовлено несколько тысяч, при этом в 1932 – 1933 гг. в конструкцию пистолета внесли ряд изменений с целью повышения технологичности производства: боевые выступы ствола выполнялись теперь токарной обработкой, а не фрезеровались как прежде; рама изготавливалась цельной, без съемной крышки рукоятки; были доработаны разобщитель и спусковая тяга. В таком виде массовое производство пистолетов Токарева было начато в 1933, а пистолет приняли на вооружение под наименованием «7,62-мм самозарядный пистолет обр. 1933 г.». Красная Армия получила современное личное оружие – самозарядный пистолет, созданный на основе лучших конструкторских решений, обладающий достаточно высокими боевыми и служебно-эксплуатационными качествами.

Тем не менее, полностью заменить состоявший на вооружении РККА безотказный в работе и точный в стрельбе, в то же время обладающий недопустимо низкой скорострельностью и малым останавливающим действием пули используемого патрона, револьвер Нагана, пистолет Токарева все же не смог. ТТ выпускался параллельно с «7,62-мм револьвером Наган обр. 1895 г.» вплоть до конца Второй Мировой войны. Производство пистолета то снижалось то увеличивалось в объемах. В 1941 году, в связи с наступлением немецких войск к Туле, правительством СССР было принято решение о переносе производства пистолетов Токарева на Ижевский механический завод. Однако, после эвакуации оборудования, тульские оружейники смогли наладить малосерийный выпуск пистолетов, отремонтировав устаревшие станки и инструмент, а так же производить ремонт поступающих с фронта старых пистолетов. После остановки наступления вермахта под Москвой, производство на Тульском оружейном заводе было восстановлено в течении нескольких месяцев. Пистолеты выпуска военных лет отличались низким качеством изготовления и обработки поверхностей, а так же деревянными щечками рукоятки. Послевоенное производство пистолетов Токарева велось на Тульском и Ижевском заводах.

Боевое крещение ТТ получил в 1938 – 1939 гг. в боях на Халхин-Голе и у озера Хасан, а затем применялся во время советско-финской «Зимней» войны 1939-1940 гг. В годы участия СССР во Второй Мировой войне пистолеты Токарева получили самое широкое распространение во всех родах войск РККА. В финской армии трофейные ТТ использовалось до конца 1950-х. Их можно отличить по клейму с литерами «SA» в прямоугольнике, расположенном на левой стороне рамы, над затыльником рукоятки. В Вермахте пистолеты Токарева состояли на вооружении в качестве оружия ограниченного стандарта под обозначением Pistole 615(r) и имелись в основном в тыловых и охранных частях вермахта и полицией. Пистолеты ТТ, наряду с другими образцами советского стрелкового оружия, использовались в действовавших на стороне Третьего Рейха русских национальных армиях РОНА, 1-я РНА, Русский корпус и ВС КОНР, а так же в состоящих из славян и казаков различных формированиях Войск СС. Здесь следует пояснить, что из примерно 1,24 млн. граждан СССР в частях Вермахта с 1940 по 1945 гг. служило порядка 400000 русских и 250000 украинцев, сражавшихся против большевистского террора. После войны, в 1946 году, еще раз было проведено усовершенствование технологии производства. Затвор-кожух модернизированного пистолета имеет рифленую насечку, вместо чередующихся крупных и мелких пазов, но в этом году еще выпускались пистолеты с крупной чередующейся насечкой. Производство велось до конца 1953 года. Всего с 1930 по 1953 гг. было выпущено около 1740000 пистолетов, из которых около 4700 – пистолеты образца 1930 года. В вооруженных силах СССР пистолет Токарева использовался вплоть до 1970-х годов.