Поиски путей совершенствования индивидуального оружия закономерно привели к очередному уменьшению калибра, о чем В.Г. Федоров говорил еще за четверть века до того. Речь шла не просто об улучшении кучности, а об общем повышении эффективности комплекса «патрон-оружие». С уменьшением калибра уменьшалась масса патрона и увеличивалась начальная скорость пули, что делало ее траекторию более настильной, уменьшало время полета к цели, снос пули боковым ветром и снижало импульс отдачи. Соответственно росла дальность прямого выстрела и эффективная дальность стрельбы. Носимый боекомплект можно было увеличить при том же весе выкладки солдата. Первыми пошли на это американцы, приняв в ходе вьетнамской войны штурмовую винтовку М16 (AR15) системы Ю. Стонера под новый 5,56-мм патрон – ранее Стонер предлагал свою 7,62-мм винтовку AR-10 той же схемы. После доработки системы фирмой «Кольт» на вооружении утвердилась винтовка М16А1. Система с широким использованием легких сплавов и пластмасс, прикладом, поднятым на линию оси канала ствола, диоптрическим прицелом сочетала легкость и удобство с хорошей кучностью стрельбы. Ее ахиллесовой пятой стала надежность – по этому критерию она даже после ряда модернизаций уступает и «системе Калашникова», и штурмовым винтовкам производства Бельгии (FNC), ФРГ (НК33, G41).
Появление малокалиберного оружия у потенциального противника стимулировало ускорение работ над ним и в СССР. Проект тактико-технических требований на малокалиберный автомат подготовили в 1964 году. Новый 5,45-мм автоматный патрон был разработан под руководством В.М. Сабельникова (5,45 мм – это хорошо известный калибр 5,6 мм, только измеренный, согласно отечественным стандартам, по полям нарезов). В этот раз сразу ставилась задача создания унифицированного семейства оружия. Уже в 1968 году на испытания были представлены автоматы П.А. Ткачева, А.С. Константинова, А.И. Шилина, Ю.М. Соколова, Ю.К. Александрова, М.Т. Калашникова. До заключительных войсковых испытаний дошли автомат А.С. Константинова со «сбалансированной автоматикой» и М.Т. Калашникова с «классической» автоматикой. Образец Калашникова (его разработку вела группа А.Д. Крякушина под авторским руководством Калашникова) показал большую надежность и удобство в эксплуатации, к тому же был унифицирован с уже находившимся в производстве и в войсках оружием. Правда, новый калибр и патрон потребовали ряда изменений в конструкции деталей автоматики и затвора, автомат получил также дульное устройство, играющее три роли сразу – дульного тормоза, компенсатора и пламегасителя. По оценкам специалистов, эффективность 5,45-мм автомата в 1,2—1,6 раза выше, чем у АКМ.
В январе 1974 года на вооружение приняли новое унифицированное 5,45-мм семейство, включавшее четыре модели автомата (АК-74, АКС-74, а также АК-74Н и АКС-74Н, приспособленные для крепления ночных прицелов) и столько же ручных пулеметов (РПК-74, РПКС-74, РПК-74Н, РПКС-74Н). Через пять лет семейство пополнили укороченные автоматы АКС-74У и АКС-74УН. Именно малокалиберный патрон с меньшим импульсом отдачи и новой внутренней баллистикой позволил создать укороченные автоматы, отчасти взявшие на себя задачи пистолетов-пулеметов (за рубежом такие автоматы так и относят к «пистолетам-пулеметам»).
Оружие «системы Калашникова» буквально покорило мир и успешно прошло проверку во множестве войн. Стран, где оно официально или неофициально состоит на вооружении, насчитывается более ста. Лицензии на производство этого оружия получили 18 стран, еще 11 – начали производить «клоны Калаша» без разрешения. Характерно, что «систему Калашникова» выбрали основой для собственных семейств оружия такие страны, как Финляндия (семейство оружия «валмет») и Израиль (семейство «галил»). Общий выпуск оружия «системы Калашникова» оценивается в 100 миллионов экземпляров (включая зарубежные копии). Его популярность столь велика, что некоторые государства использовали изображение АК на своих гербах и флагах. Совершенствование оружия, разумеется, определялось и развитием технологий: внедрением новых сплавов и защитных покрытий, автоматизацией многих операций, изготовлением деталей методом порошковой металлургии и из отливок по выплавляемым моделям, все более широким введением пластмасс. С начала 1970-х годов в производстве стволов вместо дорнирования стали использовать ротационную ковку.