Появление в начале 1950-х годов автомата ТКБ-517 конструкции Германа Коробова, обладавшего меньшей массой, лучшей кучностью, а также более дешёвого, повлекло за собой разработку тактико-технических требований на новый автомат и максимально унифицированный с ним ручной пулемёт. Соответствующие конкурсные испытания, на которые Михаил Тимофеевич представил модернизированный образец своего автомата и пулемёт на его основе, прошли в 1957—1958 годах. В результате комиссия отдала своё предпочтение образцам Калашникова, как обладавшим большей надёжностью, а также в достаточной мере знакомым оружейной промышленности и войскам, и в 1959 году «7,62-мм автомат Калашникова модернизированный» (сокращённо — АКМ) был принят на вооружение.

В 1970-х годах, вслед за странами НАТО, СССР пошёл по пути перевода стрелкового оружия на малоимпульсные патроны с пулями уменьшенного калибра для облегчения носимого боекомплекта (для 8 магазинов патрон калибра 5,45 мм дает экономию массы в 1,4 кг) и снижения, как считалось, «избыточной» мощности 7,62-мм патрона. В 1974 году был принят на вооружение комплекс оружия под патрон 5,45×39 мм, состоящий из автомата АК74 и ручного пулемёта РПК74. Производство АКМ на территории СССР было свёрнуто, однако этот автомат и по сей день остаётся на вооружении.

Автомат состоит из следующих основных частей и механизмов:

ствол со ствольной коробкой, прицельными приспособлениями и прикладом;

отъёмная крышка ствольной коробки;

затворная рама с газовым поршнем;

затвор;

возвратный механизм;

газовая трубка со ствольной накладкой;

ударно-спусковой механизм;

цевьё;

магазин;

штык.

Принцип действия автоматики АК основан на использовании энергии пороховых газов, отводимых через верхнее отверстие в стенке канала ствола.

Перед выстрелом необходимо подать патрон в патронник ствола и привести механизм оружия в состояние готовности к выстрелу.

Это осуществляется стрелком вручную путём оттягивания затворной рамы назад за установленную на ней рукоятку перезарядки («передёргивание затвора»).

После того, как затворная рама отойдёт назад на длину свободного хода, имеющийся на ней фигурный паз начинает взаимодействовать с ведущим выступом затвора, проворачивая его справа налево, при этом его боевые выступы выходят из вырезов ствольной коробки, что обеспечивает отпирание затвора и открывание канала ствола. После этого затворная рама и затвор начинают двигаться совместно.

При ходе назад под действием руки стрелка затворная рама воздействует на поворотный курок, ставя его на боевой взвод. Курок удерживается во взведённом состоянии при помощи шептала (точнее, двух шептал — шептала автоспуска и боевого) УСМ.

Одновременно возвратная пружина сжимается, накапливая энергию, и когда стрелок отпускает рукоятку толкает затворную группу вперёд. При обратном движении затворной группы под воздействием пружины выступ в нижней части затвора толкает верхний патрон в магазине за верхнюю часть донца гильзы, досылая его в патронник ствола.

Когда затвор приходит в крайнее переднее положение, он упирается в казённый срез ствола, закрывая его. Затворная рама в это время всё ещё продолжает своё движение под действием усилия пружины и силы инерции, при этом она действием фигурного паза на ведущий выступ затвора проворачивает затвор вправо на 90°, чем достигается его запирание.

Во время своего оставшегося после запирания затвора (свободного) хода до крайне переднего положения затворная рама отклоняет вперёд и вниз рычаг автоспуска, который выводит из зацепления с курком шептало автоспуска, после чего его удерживает во взведённом состоянии лишь основное шептало, выполненное как единое целое со спусковым крючком.

Теперь оружие готово к производству выстрела.

При нажатии на спусковой крючок его выступ, удерживающий курок, освобождает его. Курок под действием боевой пружины проворачивается вокруг своей оси, с силой ударяя по ударнику, который передаёт удар на капсюль патрона, разбивая его и инициируя этим горение порохового состава в гильзе.

В момент выстрела в канале ствола быстро создаётся высокое давление пороховых газов. Они давят одновременно на пулю и на донце гильзы, а через него — на затвор. Но затвор заперт, то есть неподвижно соединён со ствольной коробкой, поэтому он остаётся неподвижным, а в движение приходят: пуля — с одной стороны, оружие в целом — с другой. Так как масса оружия в целом и пули различается во много раз, пуля движется при этом гораздо быстрее, перемещаясь в направлении дульного среза ствола и при этом благодаря наличию в его канале нарезов приобретая вращательное движение для стабилизации в полёте. Движение же оружия воспринимается стрелком как его отдача (одна из её составляющих).

Когда пуля минует газоотводное отверстие, через него в газовую камору устремляются пороховые газы под большим давлением. Они давят на газоотводный поршень, жёстко связанный через шток с затворной рамой, приводя его в движение назад. После того, как газоотводный поршень проходит определённое расстояние, он минует специальные отверстия в газоотводной трубке, через которые давление пороховых газов стравливается в атмосферу.

Затворная рама, как и при ручной перезарядке, вместе с поршнем отходит назад на свободный ход, после чего тем же самым образом отпирает затвор. При этом параметры оружия (длина ствола, мощность боеприпаса, масса затворной рамы с газоотводным поршнем, диаметр газоотводного отверстия, и так далее) рассчитаны конструкторами таким образом, что к тому моменту, когда затвор отпирается, пуля уже покинет ствол, и давление в его канале становится достаточно низким, чтобы отпирание затвора было безопасным для оружия и стрелка.

При отпирании затвора движущейся назад затворной рамой происходит предварительное смещение («страгивание») находящейся в патроннике гильзы, вносящее вклад в обеспечении безотказности работы автоматики оружия.

После отпирания затвора он вместе с затворной рамой энергично начинают отходить назад под воздействием двух сил: остаточного давления в канале ствола, до выхода гильзы из патронника воздействующего на её донце, а через него — на затвор, и инерции затворной рамы и соединённого с ней газоотводного поршня.

При этом стреляная гильза удаляется из оружия за счёт энергичного удара её донца о выступ отражателя, жёстко закреплённого на затворной коробке, который сообщает ей быстрое движение вправо-вверх.

После этого затворная рама в затвором продолжают отходить назад, пока не придут в крайнее заднее положение, а после этого возвращаются в крайне переднее. При этом, точно так же, как при ручной перезарядке, происходит взведение курка и досылание очередного патрона из магазина в патронник, а после этого — запирание канала ствола.

Последующие события зависят от того, в каком положении находится переводчик огня и нажат ли стрелком спусковой крючок.

Если спусковой крючок отпущен, подвижные части оружия останавливаются в крайне переднем положении; оружие перезаряжено, находится на боевом взводе и готово к новому выстрелу.

Если спусковой крючок нажат, а переводчик находится в положении АВ (автоматическая стрельба), в момент прихода подвижных частей оружия в крайне переднее положение автоспуск освободит курок, и далее всё происходит точно так же, как описано выше для одного выстрела, до тех пор, пока стрелок не снимет палец со спускового крючка, или в магазине на закончатся патроны.

Если спусковой крючок нажат, а переводчик находится в положении ОД (стрельба одиночными), то после прихода подвижных частей оружия в крайне переднее положение и срабатывание автоспуска курок останется на боевом взводе, удерживаемый шепталом одиночного огня, и будет оставаться на нём пока стрелок не отпустит и вновь не нажмёт на спусковой крючок.

При стрельбе из автомата, особенно при применении некачественных патронов и большом загрязнении оружия, возможны задержки, вызванные осечками (несрабатывание патронов) или нарушением подачи патронов (утыкания и перекосы). Устраняются они стрелком при помощи перезарядки оружия вручную за рукоятку, что позволяет в большинстве случаев удалить из оружия осечный или перекошенный при подаче патрон. Более серьезные причины задержки при стрельбе, вроде неизвлечения гильзы или её разрыва, устраняются сложнее, но встречаются крайне редко и лишь при использовании низкокачественных, бракованных или повреждённых при хранении патронов.

Первый случай массового боевого применения АК на мировой арене произошёл 1 ноября 1956 года, в ходе подавления восстания в Венгрии. До этого момента автомат всячески скрывался от посторонних глаз: солдаты носили его в специальных скрадывающих очертания чехлах, а после стрельб все гильзы тщательно собирались. АК хорошо зарекомендовал себя в условиях городского боя.