Наличие собственных квалифицированных мастеров, способных изготовлять орудия разных типов и калибров, а также действия ряда пограничных государств (Литвы, Ливонии), стремившихся ограничить проникновение на Русь европейской военной технологии, вынуждали московское правительство рассчитывать на свои силы при создании новых образцов артиллерийского вооружения. Однако вывод А. В. Муравьева и А. М. Сахарова о том, что с 1505 г. «в Москву уже не приезжали иностранные мастера пушечного дела», звучит слишком категорично. Известно, что в 1550–1560-х гг. в русской столице работал иноземный мастер Кашпир Ганусов — учитель Андрея Чохова. В годы русско-шведской войны 1554–1556 гг. и Ливонской войны в русскую службу зачисляли всех выказавших такое желание артиллеристов и мастеров из числа пленных шведов и немцев. Наконец, в 1630 г., накануне Смоленской войны 1632–1634 гг., шведский король Густав II Адольф направил в Москву голландского пушечного мастера Юлиса Коета с другими специалистами, знавшими секрет отливки легких полевых орудий — принципиально нового типа артиллерийского вооружения, благодаря которому шведы одержали множество громких побед. Другой посланец Густава II Адольфа Андреас Винниус (Елисей Ульянов) начал строить тульские и каширские оружейные заводы.
В середине XVII в. в 100 городах и 4 монастырях, находившихся в ведении Пушкарскарского приказа, находилось на вооружении 2637 орудий. 2/3 из них были бронзовые, остальные — железные. В случае необходимости использовались и «урывки» — пушки и пищали, стволы которых получили повреждения (разорвались при стрельбе), но из которых еще можно было вести огонь по неприятелю. Из общего числа орудий в 2637 единиц лишь 62 не годились для боя.
Важным техническим новшеством явилось употребление калибровочно-измерительных циркулей — «кружал», нашедших широкое применение при литье пушек и ядер. Эти приспособления впервые упомянуты в грамоте, направленной в Новгород 27 ноября 1555 г., вероятно, применялись и раньше. С помощью кружал проверяли диаметры стволов и ядер, предназначенных для того или иного вида пушки с тем, чтобы зазор между ядром и каналом ствола обеспечивал скорость заряжания и надлежащую силу выстрела. C этой же целью для обмотки ядер использовали холст, картон и лен, другие уплотнительные материалы, а готовые ядра хранили в специальных «коробах» — прообразе будущих зарядных ящиков. Об использовании в артиллерийском деле подобного рода подручных материалов свидетельствуют дошедшие до нас документы. Так, во время русско-шведской войны 1554–1557 гг., накануне Выборгского похода в Новгород прислали московских пушкарей, которые должны были научить новгородских кузнецов делать «огнестрельные ядра», возможно, прообраз будущих зажигательных снарядов. Для изготовления их требовалось: «десять холстов, да триста листов бумаги добрые болшие, которая толста, да двадцать два пятька лну мягкого малого, да восмь ужищ лняных, по двадцати сажен ужищо, каковы выберут пушкари, да восмь коробок на ядра и на мешки, да осмеры возжи лычные, да двадцать гривенок свинцу, да восмь овчин». По-видимому, снаряды изготовляли, заворачивая железные ядра в несколько слоев плотной бумаги и ткани, возможно пропитанных горючим составом (смолой и серой), оплетая затем прочными льняными «ужищами».
Несмотря на появление в середине XVI в. колесных лафетов, в XVI и XVII вв. к месту сражения «великие пушки» и мортиры, их «волоки» и «станы с колесы» доставлялись на подводах либо на речных судах. Так, ранней весной 1552 г. перед началом подготовки Казанского похода в Свияжск из Нижнего Новгорода вниз по Волге осадная артиллерия русской армии была доставлена на стругах. Во время зимнего Полоцкого похода 1563 г. большие стенобитные пушки, по словам очевидца, везли волоком, по-видимому, на санях. «Первое стенобитное орудие тащили 1040 крестьян. Второе — 1000 крестьян. Третье — 900 крестьян. Последнее — 800 крестьян». Как правило, пушечные лафеты изготовляли в Москве. В источниках только один раз упоминается об изготовлении 8 «станов» под орудия в Белгороде.
Первый пороховой завод («зелейная мельница») был построен в Москве в 1494 г., однако на протяжении многих десятилетий изготовление пороха являлось обязанностью тяглого населения. Сохранилось официальное распоряжение властей, согласно которому в 1545 г. перед очередным походом на Казань, новгородцы должны были изготовить для предстоящей войны и внести в казну по пуду пороха с 20 дворов, «со всех дворов чей двор ни буди». В результате собрали необходимые 232 пуда пороха и около трехсот рублей деньгами с тех, кто предпочел откупиться от этой повинности.