Система автоматики винтовки заключается в следующем. Подвижной ствол, имеющий возвратную пружину, связан с затвором с помощью двух личинок АБ (см. схему), симметрично расположенных в вертикальной плоскости. Они имеют в передней части круглые выступы А, входящие в соответствующие круглые выемки на боковых поверхностях ствола, за счет чего личинка может вращаться. В верхней части задней оконечности личинок имеются выступы Б, удерживающие при выстреле выступающие цапфы затвора В. Давление пороховых газов на затвор отбрасывает его назад, при этом приходят в движение все подвижные части – ствол, личинки и затвор. Когда выступы личинок Г, находящиеся на нижних их плоскостях, наткнутся на уступы неподвижной ствольной коробки Д, произойдет вращение личинок и расцепление затвора от ствола, при этом затвор продолжает движение назад, сжимая возвратную пружину. Для придания большей силы отбрасываемому затвору имеется ускоритель, который сидит на оси Е, проходящий через нижнюю заднюю оконечность ствола, и представляет собой рычаг; при окончании движения ствола нижняя часть рычага Ж упирается в соответствующий уступ 3 неподвижной коробки, что заставляет рожки К ускорителя, находящиеся на другом конце рычага, производить удар по освобождаемому в этот момент затвору и давать ему ускорение.
Федоров не прекратил работу над усовершенствованием своей винтовки. Основной недостаток – большая масса винтовки – требовал уменьшения калибра. Кроме того, штатный винтовочный патрон с закраиной увеличивал габариты затвора и магазина, усложнял работу автоматики. В 1913 году он разработал патрон калибра 6,5 мм улучшенной бхчлистики, который отличался малой массой, меньшими размерами и не имел закраины. Новая гильза позволяла применить магазин с шахматным расположением патронов.
Разработанная под новый патрон автоматическая винтовка по принципу работы автоматики не отличалась от предыдущего образца, но в нее был внесен целый ряд усовершенствований. Магазин, не выступающий за пределы ложа, имел шахматное расположение патронов, затвор изготовлен из целого куска металла без пайки, повышена прочность личинок и затвора. Подающий механизм магазина имел коленообразную широкую пластинчатую пружину со ступенчатым подавателем. Штык клинковый. Масса винтовки значительно уменьшилась.
Осенью 1913 года новые винтовки успешно прошли комиссионные испытания. Число задержек составило 1,18% на 3200 выстрелов. Было произведено 100 выстрелов с усиленным зарядом, развивающим давление 4200 атм вместо 3500, и только на последнем выстреле сломался ударник. Полигонные испытания были проведены уже после начала Первой мировой войны. Летом 1915 года с Сестрорецкого завода изготовленные там детали были переданы технической мастерской при стрелковой школе. Из них было собрано некоторое количество автоматических винтовок с переводчиком для возможности ведения непрерывной стрельбы.
