Были попытки усовершенствовать конструкцию, созданную С. И. Мосиным. В 1912 году этим занялся уже упоминавшийся Н. И. Холодовский, ставший к тому времени генералом. Однако ему больше удались технологические изменения. В общем же предложенная Холодовским переделка была настолько дорога, что ее не приняли в производство. Теперь только в музеях остались несколько образцов, воочию доказывающих несостоятельность попыток «улучшить» систему С. И. Мосина.
Основоположник автоматического оружия В. Г. Федоров в одной из статей высказался так: генералы Ридигер и Чагин представляли школу первых казнозарядных винтовок, Мосин — новых, магазинных, а конструкторы «послемосинского» времени олицетворяют новейшую историю оружия, связанную с появлением автоматики. В общем, это верно. Как верно и то, что фундаментом исследований в области автоматического стрелкового оружия для русских изобретателей стала мосинская трехлинейка. Один из творцов отечественного автоматического оружия Я. У. Рощепей, черниговский крестьянин, кузнец Зегржского крепостного полка первую свою автоматическую винтовку проектировал на базе «магазинки» С. И. Мосина. По ходатайству начальника ружейного полигона Н. М. Филатова уволенный в запас Я. У. Рощепей стал работать в Ораниенбауме и там сделал первый образец винтовки, «из которого можно стрелять автоматически». В. Г. Федоров, человек высокообразованный, инженер с солидной теоретической подготовкой, отменно владевший математическим аппаратом, проектировать первую автоматическую винтовку собственной конструкции также начал на базе трехлинейки. И было это в 1905 году.
К числу тех, кто взял за основу винтовку системы С. И. Мосина при проектировании автоматической конструкции, был и Ф. В. Токарев. Все они добились определенных успехов на стадии «ученичества» и затем уже перешли к проектированию систем автоматики, отказавшись от переделок. Но мосинская винтовка даже после смерти ее создателя сослужила добрую службу последователям замечательного конструктора.
Совершенствование трехлинейки продолжалось и в советское время. Несмотря на высокие баллистические качества и безотказность винтовки, в процессе многолетнего опыта выявилась необходимость в некоторых изменениях, связанных с улучшением конструкции, технологии производства отдельных деталей и повышением боевых и эксплуатационных качеств оружия. Первым шагом в этом направлении явился осуществленный в 1922 году переход от трех типов винтовки (пехотной, драгунской и казачьей) к единому образцу — драгунской винтовке. Кроме нее, в войсках продолжал оставаться карабин образца 1907 года.
В начале 1924 года Артиллерийский комитет ГАУ поставил перед конструкторами задачу осуществить в винтовке С. И. Мосина те изменения, которые диктовались безусловной необходимостью и не ломали установленного технологического процесса. К работе привлекались Е. К. Кабаков, И. А. Комарицкий, А. И. Осинцев, И. А. Федорцов, П. К. Паншин.
Кабаков и Комарицкий предложили новый способ крепления штыка, поскольку старый, при помощи хомутика, был и слабым, и требовал особо тщательной подгонки и отладки. Паншин спроектировал специальный намушник для предохранения мушки от повреждений и смещений. Сначала намушник устанавливался на штыковой трубке, а затем был перенесен непосредственно на корпус мушки. Старая прямоугольная мушка была заменена цилиндрическим стерженьком, закреплявшимся в отверстии основания, а потому легко заменявшимся в случае необходимости в оружейных мастерских. И. А. Федорцов разработал новые пружинные ложевые кольца, которые устранили недостатки раздвижных и глухих колец прежних конструкций. Кроме того, существенным изменениям подвергся прицел: дуговая рамка, часто дававшая прогибы, была заменена более надежной прямой. Введена была, наконец, пластинчатая обойма, спроектированная когда-то С. И. Мосиным, и в шомпольный упор поставлен особый стержень, предохранявший шомпол от перекашивания.
Модернизированная винтовка С. И. Мосина была принята на вооружение в 1930 году, и на ее основе конструкторы разработали снайперский вариант, который отличался от штатного улучшенной отделкой канала ствола и некоторых других деталей, меньшими допусками при изготовлении, установкой оптического прицела и рукояткой затвора изогнутой формы. Обе винтовки заняли заметное место в системе вооружения Красной Армии.
