Испытания винтовок тем временем завершались. По мере изготовления из Тулы направляли в Ораниенбаумскую стрелковую школу 30 мосинских винтовок улучшенной конструкции. 8 марта были отправлены последние винтовки, и Мосин выехал в Петербург. С 10 марта Мосин оставался в Петербурге до окончательного решения судьбы своего изобретения.
9 марта 1891 года прошли последние стрельбы в присутствии Ванновского. 12 марта состоялось заседание особой комиссии генерала Нотбека, обсуждавшее результаты «войсковых опытов» над винтовками системы Мосина и Нагана. В состав комиссии вошли члены «Комиссии по разработке малокалиберного ружья» и офицеры войсковых частей, проводивших испытания.
Несмотря на широкую программу испытаний (было дано до 400 тысяч выстрелов), комиссия не могла провести сравнительной оценки качеств винтовок Мосина и Нагана. Как указывалось в журнале заседания, «В обсуждение ружья системы капитана Мосина комиссия не входила, так как образец, находившийся на испытании, был представлен еще не в окончательно выработанном виде. Свои заключения о системе капитана Мосина комиссия может дать только по испытании тридцати новых ружей, представленных капитаном Мосиным, в которых устранены недостатки, замеченные в предыдущих опытах».
С 13 по 18 марта начались дополнительные опыты с винтовками Мосина и Нагана. Из каждой винтовки выпускалось по 2500 выстрелов, причём главное внимание обращалось на неисправности и задержки в обеих системах. После окончания испытаний собралась прежняя комиссия для решения вопроса о том, какой винтовке отдать предпочтение. За винтовку Нагана высказалось 14 голосов, в том числе председатель комиссии по выработке малокалиберного ружья генерал Чагин и генерал Редигер, фактический руководитель испытаний. За винтовку Мосина было подано 10 голосов.
Как указывает академик А.А. Благонравов, «на результатах голосования сказалось чисто внешнее впечатление от испытаний, между тем обнаруженные неисправности в работе винтовки Мосина объяснялись не сущностью её конструкции, а спешкой и низким качеством её изготовления». По своей конструкции винтовка Мосина, безусловно, превосходила винтовку Нагана.
В сравнении с винтовкой Мосина винтовка Нагана имела неудачный тип затвора (с двумя винтами), спусковой механизм и флажковый предохранитель были сложны, защёлка крышки помещена неудобно, патроно-подающий механизм состоял из отдельных легко теряемых деталей, к тому же и само производство винтовки Нагана требовало большой затраты труда.
