Через некоторое время Демидов взялся поставлять оружие для казны, и слух о нем дошел до царя Петра.
В 1696 году Петр I, возвращаясь из Азовского похода, заехал в Тулу, чтобы ознакомиться с работой самопальных мастеров.
В Дороге у Петра поломался «аглицкий» пистолет, и по прибытии в Тулу Петр приказал узнать, не возьмутся ли за его починку местные мастера.
Через два дня к Петру явился Демидов, могучий чернобородый человек с ястребиным носом и хищным взглядом из-под бровей.
Он передал исправленный пистолет и такого же фасона другой, новый, который красотой отделки намного превосходил «аглицкий».
— Это откуда? — изумился Петр.
— Туляки сделали своему государю в подарок, — почтительно сказал Демидов. — Мы бы и не это сделали, кабы была на то ваша царская милость!
Царь немало дивился подарку туляков.
— Глядите, — говорил он придворным, — русские мастера могут делать оружие не хуже аглицкого, да с такой быстротой, какая англичанам и не снилась!..
Усадив Демидова подле себя, Петр долго расспрашивал его о нуждах мастеров и о том, как можно расширить в Туле производство оружия.
Оценив в Демидове смелость, предприимчивость и ум, Петр повелел ему «немедля строить плотину при впадении Тулицы в Упу и возводить завод железоделательный». Демидов стал расширять свое производство.
В 1705 году, по указу Петра, в Тулу приехал дьяк Беляев с заданием «поспешно построить при Кузнецкой слободе оружейный двор о пятидесяти горнах и многих амбарах для изготовления ружей».
Это мероприятие Петра дало резкий толчок развитию оружейного дела в Туле.
В начале 1712 года Петр I снова побывал в Туле, осмотрел оружейный двор, демидовские мастерские и повелел заложить в Туле казенный оружейный завод, «где можно бы ружья, фузеи, пистолеты сверлить и оттачивать, а палаши и ножи точить водой...».
За постройку этого завода на Старом городище и семидесятитрехметровой плотины взялись русские мастера-механики Красильников и Шелашников. В 1714 году, когда строительство шло полным ходом, Красильников неожиданно умер. Однако работа не остановилась, — его заменил другой русский умелец — солдат Ораниенбаумского батальона Яков Батищев, слывший хорошим механиком.
В 1718 году строительные работы были завершены. Завод построили «на два жилья» (в два этажа). Внизу было размещено 12 кузниц с 96 горнами и склады, а вверху — 12 мастерских палат (цехов).
Все оружейное производство решено было сосредоточить на заводе, однако разместить там более тысячи мастеров, живших в Кузнецкой слободе, не удалось. Большинство из них попрежнему продолжало работать дома. Заказы на те или иные части оружия выполнялись не только отдельными мастерами, но и целыми семьями.
