При стрельбе очень мощными 7,62-мм винтовочными патронами образца 1908 г. надежное запирание обеспечивалось затвором с прямолинейным движением. Затвор имел две выступающие по бокам цапфы, его сцепление со стволом производилось без посредства ствольной коробки, с помощью двух симметричных боевых личинок. Во время выстрела затвор под действием силы отдачи двигался назад со стволом. После короткого хода ствола назад выступы личинок затвора утыкались в выступы неподвижной ствольной коробки, личинки поворачивались, освобождая цапфы затвора, и он расцеплялся со стволом. После чего затвор, продолжая движение назад, зацепом выбрасывателя извлекал стреляную гильзу из патронника. При движении назад ствол и затвор сжимали возвратные пружины, и под их действием подвижные детали после выстрела возвращались в исходное положение, продвигая при движении затвора вперед очередной патрон из магазина в патронник. Винтовка имела ударный механизм куркового типа. Питание патронами осуществлялось из постоянного магазина емкостью 5 патронов.
В результате постоянных поисков наиболее оптимальной конструкции В.Г. Федорову удалось создать достаточно надежную и относительно простую автоматическую вин товку. В 1911–1912 гг. винтовка Федором прошла всесторонние испытания, первоначально на стрельбище Петербургской патронной проверочной комиссии, а впоследствии на полигоне офицерской стрелковой школы в Ораниенбауме, положительно проявив свои боевые и служебно-эксплуатационные качества. Летом 1912 г. 10 винтовок Федорова, изготовленных на Сестрорецком оружейном заводе, были представлены для испытаний на Ружейный полигон. Изменения, внесенные в их конструкцию, в отличие от автоматических винтовок мод. 1911 г., касались, главным образом, упрочения некоторых деталей, улучшения предохранителей, а также новой конструкции прицела. Их испытания производились стрелками полигона и сводной роты Нейшлотского пехотного полка. Всего было из них произведено 46 920 выстрелов. На 36 000 выстрелов процент задержек из этого оружия был равен — при нормальных условиях работы автоматики — только 1,66 %, а в усложненных условиях — всего 3.9 %. При стрельбе из самозарядных винтовок Федорова на дистанцию 800 шагов радиус лучшей половины пробоин составил 65,5 см, что было лишь немногим хуже, чем у считавшейся в то время образцовым эталоном магазинной винтовки Мосина образца 1891 г., у которой этот показатель составлял 59,1 см.
Испытания подтвердили значительное превосходство автоматического оружия над магазинными винтовками: скорострельность возросла вдвое, меньшая отдача при стрельбе вела к меньшей утомляемости стрелка, простота устройства и обращения допускала использование винтовки малообученным личным составом. Особая комиссия по разработке автоматической винтовки признала, что винтовка Федорова при определенной доработке может стать надежным оружием пехотинца, поэтому ее необходимо подвергнуть более масштабным, чем прежде, войсковым испытаниям, в связи с чем Сестрорецкому заводу было рекомендовано изготовить 150 единиц этого оружия. В.Г. Федорову за разработку 7,62-мм автоматической винтовки модели 1912 г. была присуждена первая Михайловская премия (золотая медаль), вручавшаяся один раз в пять лет за лучшие труды и достижения в области артиллерии и оружейного дела.