Патрон был принят на вооружение одновременно с винтовкой Мосина в 1891 году. Первоначально имел пулю с округлой головной частью. С 1908 года выпускается с остроконечной пулей. В 1930 году патрон модернизирован. Он получил тяжелую пулю массой 13,7 г. Легкие пули давали большую начальную скорость, но быстро тормозились при полете, поэтому их применяли на малые дальности. Тяжелые пули благодаря своей массе и обтекаемой форме сохраняют убойную силу до 4500-5000 м и дают более настильную траекторию.В 1988 году пулю снова модернизировали: был изменен материал и конструкция сердечника. Использование стального сердечника позволяет экономить свинец, улучшает пробивное действие пули. Кроме пули ПС применяют бронебойно-зажигательную, трассирующую, бронебойно-зажигательно-трассирующую и зажигательную.

Гильза патрона биметаллическая, с ярко выраженной конусностью. Оболочка пули - стальная, плакированная томпаком. Кроме обычного выпускается снайперский патрон с улучшенной баллистикой.

В настоящее время патроны 7,62x54R являются самыми популярными в России. В продажу они поступают под разными обозначениями, чем вносится большая путаница - 7,62х53; 7,62x53R; 7,62х54; 7,62x54R. Эта путаница возникла из-за того, что в разных странах длину гильзы округляют по-разному. Буква "R" обозначает наличие у гильзы выступающего фланца. Но после того как Россия вошла в Европейскую комиссию, утверждено окончательное обозначение этого патрона 7,62x54R.

Длина патрона - 77,16 мм, длина гильзы - 53,72 мм. Масса патрона с латунной или стальной плакированной гильзой - 21-23 г, масса пули 9,6 г, масса порохового заряда - 3,25 г. Дульная энергия пули - 4466 Дж, начальная скорость пули - 870 м/с.