С. И. Мосин начал службу на оружейном заводе как раз в то время, когда завод развил полную мощность по производству новых винтовок. 30 июля 1875 года генерал-лейтенант В. В. Нотбек, тогдашний начальник завода, подписал приказ:
«…окончивший курс в Михайловской артиллерийской академии штабс-капитан 2-й резервной конно-артиллерийской бригады Мосин переведен на Тульский оружейный завод… Предписываю зачислить его в списочное состояние завода».
Молодому офицеру была представлена возможность познакомиться с предприятием, и только через три недели он получил первое назначение на должность помощника начальника мастерской. 20 августа 1875 года начался для Мосина долгий пятилетний путь детального изучения, всестороннего освоения и глубокого понимания производства. Он стал «вечным заместителем», так как в течение пяти лет замещал помощников или начальников четырех мастерских. Больше всего ему повезло ,с замочной, ею он командовал семь раз: дважды в 1875 году, трижды в 1876-м, один раз в 1877-м и, даже получив 20 ноября 1876 года постоянную должность начальника приборно-штыковой мастерской, он еще раз назначался в это подразделение. В конце 1876 года Мосин оказался сразу в четырех ипостасях: в октябре — ноябре он исполнял дела начальника инструментальной, починочной и замочной мастерских, оставаясь начальником приборно-штыковой.
Однако не надо думать, что заводское начальство напрасно гоняло Мосина из кресла в кресло, не давая ему покоя. Такова была система постепенной практической подготовки начинающего инженера к занятию командного поста на заводе. Начальство справедливо полагало, что, пройдя глубокое ознакомление с работой основных подразделений, вновь назначаемый руководитель успешно справится с любыми обязанностями.
Мосин ко всякой работе относился с похвальной обстоятельностью и непоказным рвением. Несмотря на то что его ставили только «исправлять должность», он дотошно вникал во все детали работы, до тонкости изучал технологию Сергей Иванович не кичился своим офицерским званием, не боялся запачкать руки в ружейном сале Мастеровые с удивлением наблюдали, как мало кому знакомый штабс-капитан пробовал работать на станках сам проверял детали, интересуясь качеством отделки, забирался во все, самые пыльные, уголки мастерской. Мосин не обращая внимания на недоуменные взгляды, докапывался до каждой мелочи, касающейся деятельности вверенного ему производства и работающих под его началом людей.
Здоровое служебное рвение Мосина было замечено. 12 октября 1877 года его назначают начальником замочной мастерской, одной из основных в производственном цикле. Ею Сергей Иванович командовал два с половиной года. Он успешно справлялся со своими обязанностями, завоевал прочное положение на заводе, и новый начальник предприятия генерал-майор В. Н. Бестужев-Рюмин 24 февраля 1880 года распорядился:
«…начальник мастерской Императорского Тульского оружейного завода числящийся по гвардейской пехоте полковник Миронов уволен по прошению от службы. Вследствие чего предписываю полковнику Миронову сдать на законном основании инструментальную мастерскую штабс-капитану Мосину, а сему последнему сдать замочную мастерскую и по окончании сдачи и приема донести мне» С этим назначением закончилось длительное «вживание» Сергея Ивановича в практическое оружейное производство. Но тем не менее начальство еще не раз временно «пристегивало» его к разным продразделениям. В июне 1880 года он возглавлял починочную мастерскую за отпускника поручика Некрасова, в 1881 и 1882 годах заменял капитана Михайлова в кузнечной мастерской, снабжавшей поковками весь завод. Но, безусловно, самым сложным и важным подразделением завода оставалась инструментальная мастерская, от ее успехов зависела вся деятельность предприятия. Она обеспечивала производство мерительным и поверочным инструментом, лекалами, шаблонами, в ней были заняты лучшие мастеровые и, кроме того, инструментальщики выполняли все опытные работы по усовершенствованию стрелкового оружия. Так, в течение 1875—1876 годов при тульском заводе работала специальная комиссия капитана артиллерии Роговцева, в задачу которой входило улучшение затвора 4,2-линейной винтовки. Комиссия работала в инструментальной мастерской, и Мосин соприкасался с ее деятельностью. На глазах Сергея Ивановича Роговцев предложил существенные изменения, исключавшие скручивание ударника, поломку затвора в месте соединения стебля с хвостом и ряд других недостатков. Число деталей затвора сократилось с 13 до 11, а число винтов с четырех до двух. В результате всех нововведений отказов в стрельбе из 4-линейной винтовки стало в десять раз меньше против прежнего. На тульском заводе предполагалось постепенное налаживание производства усовершенствованной винтовки, но этому помешала русско-турецкая война 1877—1878 годов. Россия, могучая держава, с колоссальным экономическим потенциалом, лучшими в мире солдатами оказалась неподготовленной к войне со страной, значительно более слабой. Как такое могло случиться? Четкий и лаконичный ответ на . этот вопрос дал офицер-народоволец Э. А. Серебряков в статье, опубликованной в журнале «Былое» за 1912 год: «В ходе русско-турецкой войны вскрылось немало недостатков в военной организации и в системе боевой подготовки, давших себя почувствовать непосредственно в ходе войны. Наблюдались неполадки с проведением мобилизации войск и сосредоточением их в районе боевых действий на балканском театре, обеспечение войск устаревшим вооружением, поразительно плохая организация снабжения и грандиозное казнокрадство, достигшее размеров дневного грабежа».
Русский солдат, плохо снабжаемый и слабо вооруженный, добивался побед за счет высоких боевых качеств, сочувствия к братьям-славянам и сознания своей освободительной миссии. Турецкая же армия, стойкая, выносливая, слепо подчинявшаяся командованию, была слабо знакома с современными способами ведения войны, но имела на вооружении неплохое стрелковое оружие американского и английского производства и стальные крупповские орудия. На Балканах для русской армии повторилась трагедия Крымской войны, ибо истоки поражения следовало искать в недрах самодержавного строя.
Военные традиции, заложенные Петром Великим, были напрочь разрушены в царствования Александра I и Николая I. Русская промышленность находилась в застое и не могла обеспечивать армию современным оружием, ретрограды, стоявшие во главе оружейного дела, не могли и не хотели поспевать за развитием технической мысли. Случилось так, что англичане и французы, вооруженные нарезными капсюльными ружьями, вели прицельный огонь на тысячу и более шагов. Наши солдаты, имевшие гладкоствольные ружья, могли поражать противника лишь на расстоянии 300 шагов, да и то только пятая часть пуль попадала в цель.
Вот почему в Крымской войне губительный ружейный огонь англичан и французов тысячами выводил из строя российских воинов в сражении при Балаклаве и Альме, Инкермане и Черной речке, на редутах и бастионах Севастополя. Учло ли царское правительство кровавый опыт этих сражений? Учло, но громоздкий, отсталый, насквозь бюрократический хозяйственный механизм разворачивался столь медленно, что к концу кампании количество нарезного оружия в действующей армии увеличилось с пяти процентов только до 13.
В. И. Ленин совершенно справедливо отмечал, что Крымская война показала гнилость и бессилие крепостнической России. Она же поставила на повестку дня проведение коренных преобразований в армии и военной промышленности.
После 1861 года Россия повернула на путь буржуазных реформ, в военном деле их проводником стал Дмитрий Александрович Милютин.
Взгляды Д. А. Милютина, человека широко образованного и культурного, всецело поддерживали выдающиеся русские военные деятели В. Л. Чебышев, В. Н. Бестужев-Рюмин, Н. И. Чагин, Б. Г. Глинка-Маврин, А. П. Горлов. Это была прослойка искренних патриотов и талантливых деятелей, которые честно служили Родине и, наперекор давлению сверху, улучшали действительные боевые качества армии, поднимая ее авторитет на полях сражений. А давление сверху было изрядным, если в области оружейной техники всем нововведениям отчаянно сопротивлялся председатель оружейной комиссии герцог Мекленбургский, узколобый консерватор, на тормозящий дело немецкий педантизм которого не раз сетовал сам господин военный министр.