В начале ХХ века ведущие мировые державы озаботились созданием и полноценным введением в войска автоматического оружия. В Европе на тот момент уже появлялись опытные образцы самозарядных винтовок или наработки для создания данного типа стрелкового оружия.
В Российской империи дела обстояли иначе. Конструкторы занимались разработками автоматического оружия исключительно в частном порядке и по собственной инициативе, властями такие работы никак не поддерживались. Более того, император Николай II считал автоматические винтовки бесперспективными.
"Патронов у нас не хватит для автомата, из винтовок стрелять надо", — резюмировал император на лекции В. Г. Фёдорова в Михайловском артиллерийском училище.
Однако, несмотря на такое отношение властей к подобного рода разработкам, видный российский оружейник, офицер императорской армии Владимир Григорьевич Фёдоров продолжал конструкторские изыскания. Уже в 1906 году Фёдоров спроектировал самозарядную винтовку на базе трёхлинейной винтовки Мосина, и спустя год новое оружие было испытано. Но винтовка на базе "трёхлинейки" имела существенные недостатки, и стало ясно, что самозарядную винтовку придётся создавать "с нуля".
Конструктор продолжил работы над самозарядной винтовкой. В 1911 году Фёдоров испытал пятизарядную автоматическую винтовку под патрон классического винтовочного калибра 7,62х54 мм, спустя год она прошла полигонные испытания. Тесты прошли успешно, и Артиллерийский комитет закупил 150 винтовок для испытаний в войсках.
Параллельно с работами над оружием Фёдоров разрабатывал собственную модификацию патрона для автоматических винтовок. Патрон калибра 6,5 мм разработки оружейника имел дульную энергию 3100 джоулей, что несколько меньше стандартного винтовочного патрона калибра 7,62 мм. Боеприпас 7,62х54 мм прекрасно подходил для ведения огня из винтовки одиночными выстрелами, однако при стрельбе очередью из-за большой дульной энергии уменьшается настильность стрельбы, соответственно, уменьшается и точность поражения цели. Кроме того, патрон большего калибра обладает большим пороховым зарядом, следовательно, при стрельбе боеприпасами калибра 7,62 мм отдача от оружия более ощутима, чем при стрельбе 6,5-миллиметровыми патронами. При разработке нового патрона Фёдоров изменил и форму гильзы: в отличие от стандартного винтовочного патрона гильза нового боеприпаса не имела выступающей закраины, что облегчало досылание патрона в патроннике при стрельбе очередью. Такое нововведение исключало задержки при стрельбе.
В 1913 году Владимиром Фёдоровым была разработана новая самозарядная винтовка, при стрельбе из которой использовался патрон разработки конструктора. Однако начавшаяся Первая мировая война внесла свои коррективы в ход развития проекта.
Война быстро переросла в позиционную, и для решения задач военным было недостаточно обычных винтовок и пулемётов. Вопрос о внедрении в войска лёгкого автоматического оружия стал ещё более актуальным. В то же время оперативно наладить производство патронов разработки Фёдорова в условиях войны было невозможно, поэтому автоматическую винтовку переоборудовали под патрон калибра 6,5х50 миллиметров.
Патроны данного типа российское правительство массово закупало в Японии вместе с винтовками Арисака. Кроме того, производство этих патронов было организовано в Англии и в Петрограде.
В конце 1916 года рота 189 Измайловского пехотного полка, вооружённая автоматическими винтовками Фёдорова, была направлена на Румынский фронт, где оружие было впервые применено в бою.
Полномасштабное промышленное производство самозарядных винтовок Фёдорова началось уже в СССР, в 20-х годах ХХ века эти винтовки стали называть "автоматами". В ходе гражданской войны автоматы Фёдорова применялись во время боевых действий на Кавказе и в Карелии, а в 1922 году были созданы специальные роты, вооружённые такими автоматами.
В 1923 году автоматы Фёдорова подверглись модификации, но уже спустя пять лет они были сняты с вооружения. Дело в том, что советским военным руководством было принято решение об унификации пулемётов и другого автоматического оружия под стандартный патрон 7,62х54 миллиметра, и все работы над оружием, предназначенным для стрельбы патронами калибра 6,5 мм, были свёрнуты.
Позже автоматы Фёдорова применялись отдельными подразделениями во время Зимней войны с Финляндией в 1940 году, после чего их история в войсках закончилась окончательно.