В сентябре 1920 г. были изготовлены первые образцы автомата Федорова, а к концу года было сдано около 100 автоматов.
Обобщая опыт боевого применения автоматов Федорова на фронтах гражданской войны, начальник Высшей стрелковой школы Н. М. Филатов писал в 1922 г.: «Сведения с фронтов о боевом употреблении автоматов в составе команд получились весьма благоприятные при условии снабжения команд запасными автоматами и хорошо обученной подготовленной прислугой».
В 1923 г. В. Г. Федоров на основе обобщения опыта боевого применения автомата вносит в его конструкцию некоторые изменения. В затворе вводится затворная задержка, в ствольной коробке — отверстие для зуба задержки затвора и пазы для обоймы. Во избежание перекоса магазина изменяется форма подавателя магазина. С целью устранения двойных выстрелов вводится разобщитель. Прицел с тремя прорезями заменяется прицелом с одной прорезью на все дистанции. Мушка снабжается предохранителем. В связи с переходом на производство автоматов с указанными изменениями все ранее изготовленные автоматы подлежали отправке на завод для переделки. Всего до 1 октября 1925 г., когда был прекращен выпуск автоматов Федорова, было сдано 3200 автоматов с наибольшим выпуском в отдельные месяцы до 200 шт.
Автоматы Федорова состояли на вооружении Красной Армии до 1928 г. Ими был вооружен Московский полк Пролетарской дивизии.
Испытание автоматов в войсках показало, что это оружие слишком нежно для боевой службы, и в случаях запыления и загрязнения автоматы отказывают в действии. Кроме того, оказалось, что только первые пули при непрерывной стрельбе из автомата попадают в цель, а затем весь сноп траекторий отклоняется от цели, и стрельба становится бесполезной». Вследствие большого рассеивания пуль при стрельбе из автомата решено было перейти к самозарядной винтовке, при стрельбе из которой стрелок после каждого выстрела мог исправить наводку.
Федоров совместно со своим ближайшим помощником Дегтяревым и другими конструкторами проводил большую работу по проектированию унифицированных образцов оружия для пехоты, танков и авиации на базе автомата своей конструкции.