Первые образцы ружей представляли собой железный гладкостенный ствол с деревянной ложей и широким прикладом, иногда дуло ружья имело раструб. Калибр первых ручниц был очень большим из-за трудностей изготовления металлических трубок (стволов) небольшого размера и достигал 30 мм и больше. Как правило, стволы пищалей были железными, лишь одна из дошедших до нас «ручниц» имела уникальный медный ствол с затравочным отверстием в виде раковины в верхней части казны, закрывавшемся овальной крышкой на шарнире. Под дульной частью пищаль имела «гак» (упорный железный стержень), применявшийся в устройстве затинных пищалей — прообразе ручного огнестрельного оружия.
Ружья с затравкой в верхней части ствола вскоре заменили ручные пищали, у которых отверстие для воспламенения пороха делалось на боковой стороне ствола, а под ним приваривалась полка для затравочного пороха, что было удобнее и безопаснее для стрелка. Уменьшился калибр пищалей, достигнув в среднем 15–18, в XVI в. — 12,4–15 мм, а иногда и 11–13 мм. На ручницах устанавливались прицелы, как правило, в виде щитка с небольшой прорезью, однако, существовали варианты в виде двух щитков, установленных на расстоянии 1 дюйма (25,4 мм) друг от друга, в виде четырехгранной трубки и т. п.
Первоначально пороховой заряд воспламеняли раскаленным железным прутом, затем пропитанной селитрой деревянной палочкой и только потом с помощью фитиля, пропитанного селитрой и медленно тлевшего. Зажженный фитиль укрывали от противника и от сырости в специальных «фитильных трубках», изготовляемых из тонкой жести или железа, с небольшими отверстиями для притока воздуха. Порох для заряда и затравки держали в костяных или деревянных «порошницах», сделанных из большого рога. В XVI в. у стрелков появилось специальное снаряжение в виде перевязи (портупеи), называвшейся «банделерой» и носившейся надетой через левое плечо. К ней подвешивались 11 деревянных или жестяных «берендеек» с помещенными в них пороховыми зарядами. Для предохранения от сырости деревянные берендейки обтягивались кожей, выкрашенной в красный или черный цвет. На банделере также крепились рог с порохом и сумка для фитиля, пуль, пыжей, затравочника и прочих принадлежностей. В походе и перед боем вокруг банделерного ремня часто оборачивался запасной фитиль. Лучшими портупеями считались те, у которых ремни были прострочены. Такие банделеры назывались «московскими». На специальном креплении к плечевому ремню подвешивалось стальное огниво. Банделеры часто упоминаются в документах того времени в качестве необходимого стрелецкого, а затем и солдатского снаряжения. С появлением в России мушкетов перевязями с зарядцами стали снабжать лишь солдат-мушкетеров. Солдатам, вооруженным «простыми самопалами» (пищалями»), банделер не выдавали.
Использовавшийся для ружейной стрельбы порох первоначально представлял собой пороховую мякоть, состоявшую из смешанных в равной пропорции селитры, серы и угля. Позднее опытным путем было обнаружено улучшение качества этого взрывчатого вещества в случае увеличения в его составе доли селитры и уменьшения долей серы и древесного угля.
Усовершенствованным видом фитильного ружья стала ручная пищаль (самопал), снабженная фитильным замком и спуском «жагрой», представлявшем собой несложный механизм в виде рычага, на верхнем конце которого крепился фитиль, зажигавшийся перед стрельбой. Круглый кованый ствол такого ружья пропускали через прорезь ложи или прикрепляли к цевью ложи хвостовым шурупом и шпильками; на казённой части справа приваривали полку с крышкой для затравочного пороха. На ложе устанавливался замок, верхняя часть которого с закрепленным в небольшом зажиме тлеющим фитилём опускалась при нажатии на находящуюся под прикладом длинную Г-образную «жагру» и воспламеняла пороховую затравку на полке ружья. Впоследствии появились более сложные модификации фитильного замка, в которых использовались пластинчатые пружины, а затем кнопочный спуск, облегчавший производство выстрела. Однако такое устройство имело существенный недостаток — в сложных условиях боя фитили гасли от сырости и ветра, замок часто давал осечки, ночью огонь тлеющего фитиля демаскировал стрелка. Кроме того, фитильный замок был опасен в обращении. Тем не менее, из-за относительной дешевизны он использовался в России даже в XVII в. Длинными пищалями с фитильными замками были вооружены русская стрелецкая пехота и городовые казаки. Интересное описание стрелецких ружей конца XVI в. сделал Д. Флетчер. Он отметил, что «ствол их самопала не такой как у [европейского] солдатского ружья, но гладкий и прямой (несколько похожий на ствол охотничьего ружья); отделка ложа очень груба и неискусна, а самопал весьма тяжел, хотя стреляют из него очень небольшой пулей». Георг Паерле упоминал, что ложа у стрелецких пищалей была выкрашена в красный цвет. Скорострельность фитильных ружей составляла 1 выстрел в 3–4 мин. Для заряжания их применяли уже не пороховую мякоть, а зернистый порох. В качестве фитилей-жагр использовали вываренные в золе и хорошо просушенные веревки. Когда качество заготовленных фитилей вызывало нарекания, в Москву шли жалобы следующего содержания: «Да и фитиль прислан к нам не вареной веревки, да и гнилых веревок много <…> И мы велели собрать с городов котлы и золу, в чем те веревки варить и делать фитиль не мешкав, <…> а мастера говорят, кому фитиль делать, вскоре фитиль не поспеет, дни и ночи ныне студеные, вскоре фитиль не высохнет». В числе других припасов, направленных в 1639 г. в занятый донскими казаками Азов значилось и «5 пуд фитилю», крайне необходимого донцам в канун решающих боев за крепость.
Стоимость обычного фитильного ружья в 1617 г. составляла 20–22 алтына (60–66 коп.), к середине XVII в. пищали подорожали. Когда в 1646 г. на Дон отправился отряд Ж. В. Кондырева, составленный из вольных людей, на приобретение самопалов безоружным участникам этого похода выдавалось на 1 руб. 50 коп. больше, чем остальным воинам (они получали из казны соответственно 5 руб. 50 коп. и 4 руб.). По-видимому, возмещалась вся потраченная на покупку ружья сумма, так как стоимость, например, мушкета в те годы составляла 1 руб. 70 коп. Фитильный мушкет стоил дешевле. В середине XVII в. даже за границей такие ружья закупались по цене 1 руб. 23 алт. 1 деньга. П. П. Епифанов утверждает, что стоимость «гладкой» пищали в то время (1649 г.) доходила до 6 руб., «пищали винтовки», с нарезным стволом — до 8 руб., однако следует учитывать, что в данном случае исследователь использовал цены, существовавшие в далеком Енисейске, где оружие стоило дороже, чем в Европейской России. Впрочем, и в Сибири к концу XVII в. ружья подешевели и стоили 3–3,5 руб.
В XVI в. в России появились ружья и пистолеты, снабженные замком новой конструкции, так называемым «колесцовым», изобретенным в Нюрнберге (Германия) в 1515 г. На замочной доске на оси располагалось заводившееся ключом стальное колесо, при заводе сжимавшее пружину, закрепленную фиксатором. При нажатии на спуск пружина начинала вращать колесцо, оно терлось о кремень, высекая сноп искр, воспламенявших порох на полке. Полка с порохом закрывалась специальной крышкой, и в случае дождя действие колесных замков не прекращалось. Колесцовый замок заменил фитиль кремнем, положив начало системе кремневого огнестрельного оружия.
Однако новая конструкция замка не была совершенна: устройство его отличалось сложностью, стрелку требовался особый ключ для завода пружины, он быстро загрязнялся от порохового нагара, давал частые осечки. Но главным недостатком такого замка являлась высокая стоимость. Именно по этой причине пехотные ружья с колесцовым замком не получили в русской армии широкого распространения. Чаще использовались снабженные подобным механизмом карабины и пистолеты, которыми охотно вооружались кавалеристы (прежде всего несшие полковую службу дворяне и дети боярские), оценившие главное достоинство оружия, не требовавшего заботы о фитиле. Все это привело к тому, что колесцовый и фитильный замки продолжали существовать одновременно. В 1678 г. в псковских арсеналах находилось 377 обычных фитильных карабинов «с русскими и с шкотцкими замки», большое количество фитильных мушкетов и стволов к ним, а также: «115 карабинов колесных, 60 стволов карабинных, 125 пар пистолей колесных, 7 пар пистолей русских, 9 пар пистолей шкотцких, 35 пистолей шкотцких и русских и колесных, 9 пар пистолных стволов» и даже (!) «10 пищалей затинных колесных» — уникальное упоминание о малокалиберных крепостных орудиях, оборудованных колесцовыми замками.
Пытаясь устранить недостатки нового замка, оружейники шли на изготовление ружей с комбинированным колесцовым и фитильным замком двойного действия. Однако, на практике такие конструктивные решения лишь усложняли механизм карабина или пистолета, поэтому широкого распространения они не получили.
