Изучив положение дел в действующей Российской армии, В.Г. Федоров приходит к выводу, что она нуждается в первую очередь в ручном пулемете, а не в автоматической винтовке [1], в связи с чем сразу после возвращения с Северо-Западного фронта в январе 1916 года он меняет направление работ по своей винтовке, приближая их к этому новому типу оружия, с тем чтобы хотя бы частично восполнить недостаток пулеметного огня в действующей армии.
У автоматической винтовки своей конструкции Федоров укорачивает ствол до уровня карабинного, вводит упрощенный прицел карабинного типа (японский) и переводчик автоматического огня, снабжает образец приставным магазином емкостью на 25 патронов с обеспечением использования патронной обоймы при заряжании.
Произведенное усовершенствование винтовки, применительно к нуждам действующей армии вылилось в создание образца индивидуального автоматического оружия нового типа, получившего первоначальное наименование ружья-пулемета, а затем автомата образца 1916 года.
Для изготовления первых автоматов Федорова использовались затребованные с Сестрорецкого завода в 1915 году Н.М. Филатовым детали (150 комплектов), ранее предназначенные для сборки войсковой серии винтовок калибра 7,62 мм и части винтовок под федоровский патрон улучшенной баллистики калибра 6,5 мм. Из этих деталей было собрано некоторое количество автоматических (самозарядных) винтовок и автоматов (магазин на 15 патронов) под штатный патрон калибра 7,62 мм, а также автоматов калибра 6,5 мм с магазином на 25 японских патронов.
Малокалиберные винтовки Федорова под разработанный им же патрон с улучшенной баллистикой были переделаны под японский патрон путем использования вставных патронников. Выбор на японском патроне был остановлен в связи с отсутствием отечественных такого же калибра федоровской разработки (они не изготовлялись), а японские поставлялись в Россию английскими и японскими заводами в количестве, вполне достаточном не только для снабжения японских винтовок Арисака, но и для войсковой проверки автоматов Федорова.
Летом 1916 года автоматическими винтовками и автоматами Федорова была вооружена специально созданная команда для широкой проверки этого оружия в войсковых условиях эксплуатации. После эксплуатационного освоения нового оружия и соответствующей боевой подготовки эта команда в составе особой роты 189-го Измайловского пехотного полка в декабре 1916 года отправлена на румынский фронт.
Это было первое внедрение отечественного автоматического оружия в Русскую армию. Обучение команды правилам эксплуатации вверенного ей автоматического оружия с одновременной проверкой его боевых свойств, протекавшие в течение нескольких месяцев, было одновременно и первым его войсковым испытанием. Автоматы под японский патрон проверялись и стрельбой с самолетов в авиационных дивизионах.
На основании положительных результатов первых войсковых испытаний в сентябре 1916 года в ГАУ принято решение о заказе 25 000 автоматов одному из частных заводов для более широкой войсковой эксплуатации.
Выбор был остановлен на калибре 6,5 мм под японский патрон, на котором по сравнению с калибром 7,62 мм получено более компактное по габаритам и более легкое оружие, обладающее меньшей отдачей при стрельбе и большей прочностью запирающих частей. Отмечено также меньшее нагревание ствола при стрельбе и более целесообразное устройство магазина с шахматным расположением патронов.
При назначении калибра для этого оружия Оружейным отделом ГАУ первым делом учитывалось то обстоятельство, что «на основании всех проводившихся еще до войны опытов при новом перевооружении было решено совершенно отказаться от патронов со шляпкой (выступающим фланцем гильзы) и перейти к малому калибру».
Автомат Федорова образца 1916 года калибра 6,5 мм, по данным автора системы, имеет характеристики: вес без магазина 4,4 кг; длина системы 1046 мм; длина ствола 520 мм; прицельная дальность 3000 шагов (2100 м); начальная скорость пули 660 м/с; дульная энергия — 200 кгм; темп стрельбы 600 выстрелов в минуту; вес патрона 21,1 г; вес пули 9 г.
В отношении массы данной системы ее конструктором достигнуто то, чего не удавалось добиться лучшим разработчикам ручных пулеметов. Вес автомата (4,4 кг без магазина) не на много превышал вес отечественной магазинной винтовки системы С.И. Мосина без штыка (4,0 кг, со штыком — 4,5 кг), но был легче автоматической винтовки Федорова под такой же 7,62-мм патрон (4,82 кг без штыка и с пустым магазином). Это давало преимущество автомату в маневренных качествах не только перед наиболее легкими иностранными ручными пулеметами, но и перед отечественными винтовками ввиду меньших габаритов по длине (1045 мм вместо 1230–1250 мм у винтовок без штыка).