В 1860-х годах в результате промышленного переворота произошёл качественный скачок в развитии ручного огнестрельного оружия, связанные со сменой дульнозарядных образцов различными системами, которые заряжались с казённой части. В экспозиции в 14-16 витринах демонстрируются казнозарядные винтовки российской армии, переделанные из дульнозарядных. С целью перехода на новые образцы на Тульском оружейном заводе в 1870-1873 годах была проведена масштабная реконструкция. В 1895 году на вооружение российской армии принят револьвер системы Нагана, а с 1898 года начато его серийное производство на ТОЗ. Этой истории посвящена мультимедийная инсталляция "Револьверная мастерская" (см. видео по ссылке: https://dzen.ru/video/watch/69db610ed8cb41146066a71d).
В 17-19 витринах можно увидеть винтовки образца 1870 года, револьверы Нагана, Галана, Смита-Вессона, сделанные тульскими оружейниками. В 1887 году на ТОЗ была организована специальная пушечная мастерская, производившая до 1896 года пятиствольные пушки Гочкиса для кораблей российского флота, одна из них демонстрируется на подиуме. В экспозиции наряду с винтовками системы Крнка образца 1869 года и винтовками образца 1870 года, состоявшими на вооружении российской армии во время русско-турецкой войны 1877-1878 годов представлены образцы турецкого стрелкового и холодного оружия этого периода.
Введение казнозарядных винтовок вызвало разработки магазинного оружия, основные армейские образцы которого из ведущих стран Европы представлены в экспозиции. Первыми револьверами получившими широкое распространение, стали капсюльные шестизарядные модели системы С.Кольта. Первые практические попытки создать автоматическое оружие относятся к середине XIX века. В конце 1880-х годов на вооружение нескольких армий поступил пулемёт системы американского конструктора Х.Максима. Первый опытный образец тульского "максима" был изготовлен 5 декабря 1904 года. В его испытаниях принимал участие сам Павел Третьяков Начальник ТОЗ), а уже в мае 1905-го ТОЗ выдал первый серийный пулемет (он теперь хранится в Музее оружия в Туле). При этом туляки во многом опередили импортные образцы, добившись полной взаимозаменяемости всех подвижных частей замка. На рубеже XIX-XX веков широкое распространение в качестве гражданского оружия получили различные модели самозарядных пистолетов, многие из которых представлены здесь.
Cущественный вклад в разработку вооружения российской армии в конце XIX - начале XX веков внесли офицеры, служившие на Тульском оружейном заводе. В витрине 24 представлена уникальная коллекция опытных магазинных винтовок, разработанных С.И. Мосиным. ТОЗ стал первым, наладившим серийный выпуск винтовок образца 1891 года. В витрине представлены уникальные образцы этого оружия с заводскими номерами "1" и "1 000 000". Другим раритетом музейной коллекции является пулемёт Максима с заводским № 1, выпущенный в 1905 году под руководством П.П. Третьякова.
В 1881 году на вооружение российской армии принимаются драгунская и казачья шашки, разработанные генерал-майором А.П. Горловым. Они становятся единственными уставными образцами холодного оружия с длинным клинком, которые иногда использовались в боевых действиях. Большинство других его видов предназначается для ношения вне строя или превращается в парадное оружие. В начале XIX века для того, чтобы разгрузить основные оружейные заводы, начинает работать специальная "фабрика белого оружия" при Златоустовском заводе на Урале. Однако в Туле продолжают делать различные образцы холодного оружия, хотя его количество значительно уменьшилось.
Также в музее представлена разнообразная коллекция охотничьего оружия иностранного и отечественного производства. Его украшением является ружьё и охотничий пистолет знаменитого тульского оружейника Николая Гольтякова. В 1912 году исполнилось 200 лет со дня основания ТОЗ. К этому времени он по праву считался одним из лучших заводов военного ведомства. Как память о пути, который завод прошёл за два века, в витрине представлена уникальная коллекция ружей и винтовок, изготовленных в честь посещения этого предприятия российскими императорами и великими князьями.
Оригинальный мультимедийный комплекс первого экспозиционного уровня посвящён визиту императора Александра II на завод в 1875 году и присвоению этому предприятию почётного наименования "Императорский Тульский оружейный завод". Об этом рассказывает "оживающий портрет" командира завода В.Н. Бестужева-Рюмина (см. видео по ссылке: https://vk.com/video-35067007_456239203). На интерактивной площадке с помощью увлекательных игр на сенсорном столе-экране желающие могут проверить свои знания в отечественной истории и стать участником старинных битв и сражений. Мультимедийная панель "Представь себя" позволяет "примерить" виртуальные костюмы нескольких эпох, сделать фото и выслать его по указанному электронному адресу.