Первым выпуск токаревских винтовок освоил Тульский оружейный завод. При организации производства был применен ряд технических новшеств. Широко внедрялись автоматизация, механизация и поточное производство. Винтовка собиралась на конвейере с принудительным ритмом. Выпуск был налажен менее чем за шесть месяцев. В 1940 году изготовление самозарядной винтовки начал и Ижевский оружейный завод.
Первое боевое крещение самозарядная винтовка Токарева получила во время войны с Финляндией в 1939-1940 годах. На основе опыта ее боевого использования, а также полигонных и войсковых испытаний винтовка была модернизирована. В нее были внесены некоторые конструктивные и технологические изменения, улучшающие боевые и эксплуатационные качества. Снижен вес, уменьшена длина за счет более легкого и короткого штыка, облегчения ложа и других деталей. Однако ряд недостатков, требовавших коренной переделки, – неудобство газорегулировки, возможность утери отъемного магазина, чувствительность к загрязнению, запылению, густой смазке, высокой и низкой температурам – ликвидировать не удалось. Бойцы жаловались на ее громоздкость и тяжеловатость. Несмотря на это, модернизированная винтовка 13 апреля 1940 года постановлением Комитета Обороны была принята на вооружение под наименованием «7,62-мм самозарядная винтовка системы Токарева обр. 1940 г. (СВТ- 40)». С 1 июля 1940 года началось изготовление СВТ-40 с одновременным свертыванием производства магазинных винтовок образца 1891/30 года.
Винтовка СВТ-40
Краткая характеристика: вес без патронов и без штыка – 3,8 кг; со штыком – 4,3 кг; длина без штыка – 1226 мм; со штыком – 1463 мм; начальная скорость пули – 830 м/с; емкость магазина – 10 патронов; праетическая скорострельность – 20-25 выстрелов в минуту.
Несмотря на присущие СВТ-40 недостатки, ее конструкция была полностью заимствована немцами при разработке самозарядной винтовки G-43. Самозарядная винтовка Токарева была принята также в качестве снайперской. Она отличалась от основного образца лишь кронштейном с оптическим прицелом и более тщательной обработкой канала ствола. Несмотря на меньшую кучность боя, чем у снайперской винтовки образца 1891/30 года, производство магазинных снайперских винтовок в 1940 году было прекращено, а самозарядная принята на вооружение и запущена в производство. Предполагалось, что путем незначительных конструктивных доработок удастся довести кучность до приемлемых параметров, но оказалось, что решить эту задачу невозможно, поэтому в начале 1942 года было восстановлено производство магазинных снайперских винтовок, а с 1 октября 1942 года выпуск снайперских винтовок СВТ-40 был прекращен.
Токаревым была разработана также автоматическая винтовка, которая отличалась от СВТ-40 только устройством спускового механизма, позволявшего благодаря наличию переводчика вести непрерывный огонь. 20 мая 1942 года было принято постановление о производстве автоматических винтовок, которые с июля начали поступать в войска. Принятие на вооружение АВТ-40 было вызвано недостаточным количеством ручных пулеметов и пистолетов-пулеметов в начале войны. Она позволяла частично компенсировать малую плотность огня пехоты. Однако опыт боевого применения показал, что использование самозарядной винтовки в качестве автоматической не обеспечивает требуемой надежности деталей и безотказности работы автоматики. Увеличилось количество задержек, в том числе таких серьезных, как поперечный разрыв и неизвлечение стреляной гильзы, недозакрытие затвора и осечки. Кроме того, автоматическая винтовка сохранила все недостатки, присущие самозарядной. В донесениях с фронтов Великой Отечественной войны отмечалось, что «как самозарядные (СВТ-40), так и автоматические (АВТ-40) винтовки используются в боевых условиях недостаточно, что войска объясняют сложностью конструкции, недостаточной надежностью и меткостью самозарядных и автоматических винтовок». Ввиду отмеченных недостатков производство винтовок Токарева начиная с 1942 года резко сократилось. 3 января 1945 года постановлением Государственного Комитета Обороны СССР самозарядные и автоматические винтовки образца 1940 года были сняты с производства.
Одновременно с развертыванием производства самозарядных винтовок проводилась работа по созданию самозарядного карабина. В январе 1940 года Токарев представил на полигонные испытания самозарядный карабин, спроектированный им на базе СВТ-38. Во время полигонных испытаний карабин показал удовлетворительные результаты. В сентябре 1940 года на базе СВТ-40 Токаревым разработан карабин с переводчиком для автоматической стрельбы. К этому времени Симонов представил свой карабин, который сохранил все основные конструктивные особенности его самозарядной винтовки, но имел постоянный магазин на 10 патронов, снаряжаемый из обоймы. Дальность стрельбы уменьшилась да 1 000 м. В октябре 1940 года проводились полигонные испытания карабинов Симонова и Токарева, во время которых был выявлен ряд недостатков, присущих обеим системам.