德国人在1912年终于获得了期盼已久的技术领先.毛瑟m190608半自动步枪得到德国海军的订单，主要装备给齐柏林式侦察飞艇的乘员作为自卫武器.它的枪管短后座式原理和闭锁机构几乎同毛瑟1906式手枪的结构完全相同，所以也同样的精密，同样容易发生故障.保罗毛瑟继续改进他的半自动设计，后续的产品同样发射7.92mm枪弹，但改用延迟后座原理取代了枪管短后座式.它在1916年正式被德国陆军列装，迅速投入批量生产提供给正在组建的暴风突击队.从外观上看，毛瑟1916式半自动步枪最显著的特点是钢板冲压焊接成的弧形弹匣，以双排方式容纳25发毛瑟步枪弹，对突击部队而言最大的意义是这样能提供持续性的压制火力
如同世界大战中的德军士兵热衷于使用从协约队手中缴获的中国造1905年式冲锋枪一样，中华帝国陆军十分重视缴获的毛瑟1916式半自动步枪，将它们修理后交给专门的突击部队使用.帝国陆军军械局还编写了毛瑟半自动步枪的中文使用与维护手册分发给前线.有些前线部队的指挥官也想方设法为自己搞一支毛瑟半自动步枪，因为双方装备着同样型号的步枪弹，使用起来相当方便.
受德国人的影响，帝国陆军中掀起了了半自动步枪热潮.一名前线步兵指挥官直截了当得上书西线陆军元帅宣称：一名装备半自动步枪的士兵足以匹敌一个装备手动步枪的步兵班.陆军军械局又开始埋头于众多出自本国或外国设计师之手的半自动步枪方案中：包括勃朗宁设计的枪管长后座式半自动步枪，此前已在欧美民间市场上获得极大的欢迎；以及因1905年式冲锋枪而出名的刘庆恩，他的设计采用导气式原理和类似于早期曼利夏步枪的楔形块闭锁枪机.然而最受陆军青睐的却是法国rsc1917式步枪.陆军更改了它的部分设计.用勃朗宁轻机枪上的20发弹匣取代了rsc硕大的扇形弹仓.最终定型为1918式步枪.可惜由于战争不久即告结束.以及战后初期的经济萧条及一系列政治动荡，1918式半自动步枪最终未能大批量投产列装.
第一次世界大战给步兵战术与条令带来翻天覆地的变化.帝国陆军战后成立了一个技术与战术发展委员会，研究步兵装备半自动步枪的问题时得出结论：步枪手随身携带的枪弹数量应当增加一倍，至少达到120发才能满足火力飞速增长的当代战场需求.因此在又不过分削弱威力与射击精度的前提下，减轻枪弹的重量和体积势在必行.从1920至30年代军械部门反复研究从6.58mm各种口径的新枪弹.萨维奇公司在1920年代为美国猎鹿者开发.300枪弹引起了帝国陆军的注意，它其实是将美军.3006春田步枪弹缩短弹壳制成的.最终，帝队在.300萨维奇弹基础上开发出自己的7.62x51mm 步枪弹.在缩短减小的弹壳中，1936年开始生产的球形双基发射药赋予弹头优良的弹道性能.供步枪和机枪使用最广的普通弹弹头重150格令.铅芯复合式的结构足以在命中后对肌体构成巨大的翻滚伤害.甚至使敌人误以为帝国陆军使用了达姆弹.
由于干涉俄国革命和介入其持续不断的内战，中华帝国弹药库里一战后积压下的7.92mm枪弹被大量消耗掉了.陆军部求弹若渴，甚至1936年底就在国有兵工厂准备1937式步枪弹的生产线.为了应对日益紧张的世界局势，陆军当局还向美国西方弹药公司和雷明顿公司发出订单，要求制造6000万发1937式步枪弹，一年内交货.1938年10月，陆军向上述两家公司再加上温彻斯特公司签下1亿发步枪弹的生产合同.除了使用博克塞式底火，美国生产的7.62x51mm弹同中国产品没有明显区别.一些友好国家的企业也获得了中国的枪弹订单，例如位于日本列岛北方的以色列军事工业公司.通过如此努力，帝国至少在1939年9月第二次世界大战爆发时免受了枪弹储备不足的困扰.
与此同时.配备新弹的半自动步枪的选型试验也在紧锣密鼓地展开.一些经历过上次世界大战的陆军官员是毛瑟1916式半自动步枪的拥趸，要求新步枪采用类似毛瑟的半自由枪机原理.避免导气式武器火药积碳或恶劣环境下泥沙渗入堵塞导气孔的问题.恰巧在1928年，帝国内务部和陆军、海军联合发起一次采购新型冲锋枪的招标.当时供职于瑞士工业公司sig轻武器部的匈牙利设计师帕尔基拉里设计了一种发射9mm卢格手枪弹的冲锋枪参与竞标.它采用延迟开锁的半自由枪机原理，结构十分独到.基拉里的样枪在试验中表现出极高的射击精度，却最终未能入选.只有沈阳兵工厂少量生产供应给警察和内务部队.
然而基拉里冲锋枪独特的杠杆延迟后座系统引发了中国工程师的兴趣.他们对此进行卓有成效的改进使之更为可靠，并简化了结构.这一自动动作的基本原理是：枪机分为机头和机体两部分，机头比机体小得多，两者间通过一个惯性杠杆相联.杠杆由机头带动，其短臂端卡入机匣壁的闭锁槽内，长臂端则抵在重量较大的机体上.枪弹击发后，火药气体压力通过弹壳促使枪机后座，但此时闭锁杠杆两端分别卡入闭锁槽和抵在机体上，机头无法向后运动，而先使得闭锁杠杆转动.由此加速机体后座.待到闭锁杠杆离开闭锁槽.阻止枪机后座的力也就消失.此时弹头已飞出枪口.膛压也下降至安全界限内.剩余的压力开始推动整个枪机后座，抽出弹壳并抛出机匣.当后座完毕的枪机在复进簧的作用下复位，并将一枚待发弹推入弹膛，击锤回转到待发状态，完成一个射击循环.
为避免受压膨胀后的弹壳紧贴弹膛，造成抽壳困难，沈阳兵工厂的工程师在弹膛内壁上加工出12条纵槽.火药气体进入槽内，弹壳就会处于“飘浮”状态.使弹壳内外两侧的压力大致相等，能够自如地被拉壳钩从弹膛里抽出.如此巧妙的设计使沈阳厂的样枪战胜了美国人约翰佩德森的方案.佩德森步枪解决抽壳问题的方法是往弹壳上涂一层石蜡进行润滑，可时间一久，枪弹刮起的蜡屑与粘附的污物便会在动作机构中堆积，导致各种故障.另外，佩德森步枪的肘节延迟机构完全暴露在机匣外，在实战环境里很容易损坏.佩德森步枪只能使用10漏夹向弹仓内供弹，不如沈阳厂样枪的20发可拆卸弹匣方便.
最初的沈阳厂样枪发射7.92mm毛瑟弹.得知陆军准备采用新的7.62mm步枪弹后，工程师们迅速修改设计，制造出7.62mm样枪.考虑到士兵将乘坐机动车辆作战.新样枪的枪管缩短到22英吋左右，安装觇孔式照门和带有护翼的准星.在1000米表尺射程内保有良好的射击精度.1937年，新样枪被陆海军联合采用，定型为1937式半自动步枪.陆军部将它在装备序列中的优先地位列入第一级，沈阳、天津、济南的国有兵工厂最先投入生产.当年陆军部队就开始换装半自动新步枪.很多库存的1897式手动步枪也被改造以发射1937式枪弹.主要供新兵训练和二线武装部队使用.
虽然1937式半自动步枪的枪机组件的加工精度要求较高，可它的总体结构比较简单.非常利于战时体制下的企业间协作生产.大战期间不少私营企业都得到了1937式步枪生产或转包订单，比如林语堂先生创办的明快文具公司.这家因制造中文打字机而闻名的公司毫无轻武器制造的经验，但他们依然在二战中生产了16万支半自动步枪.为他们提供枪管的转包商则是战前制造自来水管的日丰公司.在大战中总产量超过400万支的“胜利武器”就是这样生产出来的.