21 августа 1891 года Сергей Иванович подал свою винтовку на соискание Большой Михайловской премии, приложив к ней чертежи, краткое описание оружия и правила обращения с ним. Михайловская премия была самой престижной наградой за изобретения в области артиллерии и оружейного дела. Она присуждалась один раз в пять лет, ибо ее учредители справедливо считали, что выдающиеся изобретения чаще не появляются. Денежная часть Большой Михайловской премии составляла 30 тысяч рублей за вычетом стоимости Золотой медали, являвшейся Малой Михайловской премией. 25 ноября Мосин получил извещение о том, что Главное артиллерийское управление присудило ему высшую военно-техническую премию русской армии. Это было окончательное признание не только его заслуг, но и фактическое признание его авторства на русскую магазинную винтовку. Однако формального права носить имя создателя трехлинейная винтовка была лишена, и тяжкая обида всю жизнь жгла сердце Мосина. В. Г. Федоров вспоминал впоследствии о своих встречах с Сергеем Ивановичем:
«Мосин редко принимал участие в прениях Артиллерийского комитета. Он выглядел замкнутым, малоразговорчивым человеком… Бросалось в глаза, что в отношениях между членами оружейного отдела и главным конструктором русской винтовки чувствовалась какая-то странная, на первый взгляд необъяснимая холодность».
Безусловно, Сергей Иванович, при всей своей интеллигентности, не мог забыть, что многие из тех, кто сидел теперь рядом с ним на заседаниях Арткомитета или оружейного отдела, способствовали обезличиванию его винтовки.
…Сергей Иванович безошибочно предполагал и его предположение оправдалось, что ему придется заниматься подготовкой валового производства магазинной винтовки. Сначала дело поручили полковнику Сокерину, но сей знаток начал с того, что на всех копиях чертежей зачеркнул надпись «Винтовка системы капитана Мосина». На большее способностей Сокерина недостало, но комиссия, которой он руководил, настолько ужесточила, несмотря на протесты Мосина, допуски на детали трехлинейки, что освоение производства крайне осложнилось. По настоянию Сергея Ивановича начальник завода отправил в ГАУ несколько собранных образцов, чтобы доказать, что увеличение допусков не только не снизит качество оружия, но улучшит его эксплуатационные свойства, упростит и ускорит сборку. Мосин добился своего. Это и ряд других происшествий сделали очевидным то обстоятельство, что без участия самого конструктора, до тонкостей знавшего и свое изделие, и все тонкости оружейного дела, наладить валовой выпуск будет нелегко. Тем более, что необходимо было в кратчайший срок решить вопрос о выпуске лекал, шаблонов, поверочного инструмента и прочего. Поэтому в октябре 1891 года ГАУ создало специальную комиссию по устройству лекал к трехлинейной винтовке образца 1891 года, возложив общее руководство ее работой на С. И. Мосина, но оставив его в должности председателя приемной комиссии.
Основные работы развернулись в инструментальном отделе Петербургского патронного завода, поскольку на тульском оружейном, согласно решению военного министерства, шло свертывание производства винтовок образца 1870 года. Мосин, всегда высоко ценивший мастерство туляков, настоял на командировании в Петербург лучших оружейников, проверенных им на деле токарей Александра Милованова и Андрея Новикова, слесарей Василия Кривцова, Василия Земцова, Андрея Шпанова, Федора Кудрявцева и Михаила Маслова, ложевщика Петра Моисеева. Мосину пришлось столкнуться с немалыми трудностями, хотя, по справедливому отзыву современников, «инструментальный отдел патронного завода по точности исполненных им работ определил все подобные ему мастерские в Европе и Америке». Дело было в том, что первоначально лекальное хозяйство готовилось для выпуска однозарядных ружей, комбинированных из систем Мосина и комиссии. Теперь же 80% лекал были непригодны вообще, а остальные нуждались в переделке.
Мосин действовал с исключительной энергией, настойчивостью и оперативностью. Он тщательно следил за точностью проектных работ и, находя недостатки или неверные решения, требовал их скорейшего исправления. К примеру, 20 ноября 1891 года он писал делопроизводителю Исполнительной комиссии:
