Oberhalb der Fabrik wurde im Neckar ein Wehr eingebaut, um einen Teil des Wassers durch einen Zulaufkanal zur Fabrik zu leiten. An diesem Kanal wurden das Hammerwerk und die Rohrhammerschmiede errichtet. Zwischen beiden wurde eine Räderstube erbaut. Hier waren die Wasserräder zur Bewegung der Hämmer, des Schleifwerkes, der Dreherei und der Rohrbohrerei sowie der Drehscheibe und des Gebläses untergebracht.
1814 wurde die in Richtung Sulz am Sulzbach liegende Mühle zu einem Schleifwerk umgebaut. Außerdem entstanden weitere kleinere Nebengebäude, u.a. im Klostergarten.
1812 wurde mit der Aufnahme des Betriebes begonnen, am 6. November 1812 waren die Arbeiten so weit fortgeschritten, dass das ganze Unternehmen in Betrieb gesetzt werden konnte. Ausgelegt war die Fabrik für eine Jahresproduktion von 2.400 Gewehren im Frieden und 4.800 Gewehren in Kriegszeiten.
Als Arbeiter kamen in den ersten Jahren Angehörige der "Ouvrier-Compagnie" aus Ludwigsburg zum Einsatz, also Soldaten, die einen bestimmten fachlichen beruf gelernt hatten. Erst 1818 wurde diese Einheit aufgelöst und zivile Arbeiter eingestellt, die einen Stundenlohn erhielten. Unter diesen Arbeitern, die ehemals der "Ouvrier-Compagnie" angehörten, befand sich auch Franz Andreas Mauser. Im Dezember 1819 waren in der Fabrik 81 Männer beschäftigt. In der Fabrik wurden zu dieser Zeit vor allem Schützengewehre und Artilleriegewehre, aber auch Lanzen, Reitersäbel, Streitbeile und Sporen für das königliche Arsenal gefertigt. Im Jahr 1822/23 wurde erstmals eine Lieferung für das Ausland bearbeitet. 500 Karabiner gingen nach Hessen. Auch die Schweiz trat vereinzelt als Käufer in Erscheinung. Bereits 1929 begann man in Oberndorf dann mit der Fertigung von Perkussionsgewehren.
Im August 1838 ging die Fabrik von der Verantwortung des Kriegsministeriums an das Finanzministerium über. Doch auch unter der neuen Leitung gelang es nicht, die von Anfang an auf Zuschüsse angewiesene Fabrik in die schwarzen Zahlen zu führen. Dies kam vor allem daher, das das württembergische Heer relativ klein war und dessen Bedarf an Gewehren bald gedeckt war. Der Auslastungsgrad der Fabrik war also gegebener maßen äußerst gering. Erst die politischen Unruhen im Jahr 1848 brachten mehr Bestellungen nach Oberndorf. Und so entschloß man sich, die Fabrikanlagen zu erweitern. Es wurde eine neue Mühle mit einem Rohrhammer errichtet und eine zweite Bajonettschmiedeesse erbaut. Am 15. August 1850 erhielt die Oberndorfer Gewehrfabrik den ersten Auftrag über ein Gewehr mit gezogenem Lauf. Für das badische Zeughaus in Karlsruhe sollten 500 Karabiner mit gezogenem Lauf hergestellt werden. Ein Jahr später wurden 1.200 Kolbenpistolen für die badische Reiterei nach dem System Minié bestellt. Doch bereits im Jahr 1856 war es mit den Mehrbestellungen vorbei und es mußten wieder Arbeiter entlassen werden, da die Fabrik erneut nicht ausgelastet war. Im Jahr 1856 wurde die Aufstellung des 8. Korps der deutschen Bundesarmee beschlossen. Beteiligt daran waren Württemberg, Baden und Hessen-Darmstadt. Die Oberndorfer Gewehrfabrik erhielt daraufhin den Auftrag, jeweils 5.000 Gewehre für Hessen und Württemberg zu fertigen. Erneut wurde die Fabrik erweitert, die Auslastung stieg. Um vom Wasserstand des Sulzbaches und des Neckars unabhängig zu sein, wurden zwei Dampfmaschinen errichtet, ausserdem wurde ein neues Schleifwerk beim sogenannten unteren Werk gebaut. Die Arbeiterzahl stieg von 72 im uni 1856 auf 151 im Juni 1861. Wie bisher gingen die Gewehre meistens in das Arsenal in Ludwigsburg, nach Hessen und in die Schweiz.
Nachdem sich die Überlegenheit des preußischen Hinterladergewehres gegenüber den Vorderladern gezeigt hatte, erhielt die Fabrik in den 60er Jahren Aufträge zur Umänderung von gezogenen Vorderladern in Hinterlader und größere Aufträge zur Lieferung von Zündnadelgewehren. Die sehr angespannte politische Lage nach dem preußisch-österreichischen Krieg verlangte eine möglichst schnelle Neubewaffnung der mit Preußen verbündeten süddeutschen Truppen. Zur Durchführung dieser Arbeiten waren viele Einrichtungen der Oberndorfer Fabrik unzureichend. Es mußten daher zahlreiche neue Hilfsmaschinen beschafft werden. Zur Aufstellung der neuen Maschinen mußten auch neue Fabrikräume bereitgestellt werden, weshalb einige Wohnungen des Fabrikhauptgebäudes in Arbeitsräume umgewandelt wurden. Außerdem wurden weitere Arbeiter eingestellt. Doch auch dieser Auftrag lief irgend wann aus. Als die deutsche Armee nach dem deutsch-französischen Krieg 1870/71 auf das Chassepotgewehr umgerüstet wurde, hatte die Oberndorfer Gewehrfabrik kein eigenes Produkt anzubieten, weshalb die Beschäftigung abermals stark zurück ging und die Verluste erneut stiegen. Die Fabrik wurde daher am 20. Februar 1874 an die Gebrüder Mauser verkauft.
Seit Anfang der 60er Jahre beschäftigten sich die Brüder Wilhelm Mauser und Paul Mauser, die bei der Oberndorfer Gewehrfabrik angestellt waren, (außerhalb ihrer Arbeitszeit in der Gewehrfabrik) mit der Entwicklung einer Hinterlader-Konstruktion. Ein erstes Modell fand im Jahre 1867 nur wenig Beachtung. Der Remington-Agent Samuel Norris veranlasste die Brüder, mit ihm nach Lüttich zu kommen und dort für ihn zu arbeiten. In Lüttich entwickelten sie ein Patent, nach dem das französische Chassepotgewehr für die Verwendung einer Metallpatrone abgeändert werden konnte (1868). Ein Mauser-Norris-Versuchsgewehr der Infanterieschießschule Spandau-Ruhleben, das das württembergische Infanteriegewehr von 1857 für Hinterladung geeignet machen sollte, hat sich bis heute erhalten. 1870 kehrten die Brüder nach Oberndorf zurück, um hier eine eigene Waffenfabrik aufzubauen. 1874 kauften sie vom württembergischen Staat die Oberndorfer Gewehrfabrik und benannten diese in Mauser-Werke um. Die Firma bestand jetzt aus drei Teilen: Das mittlere Werk, das aus dem ehemaligen Augustinerkloster (heute Rathaus und Polizeiwache) bestand, das untere Werk, das 1848 gekauft worden war (heute immer noch Mauser-Werke bzw.. Rheinmetall Defence) und das obere Werk, das im Jahr 1872 von den Gebrüdern Mauser gegründet worden ist (heute Gymnasium und Gebiet der Realschule). In allen drei Werken waren rund 350 Werkzeugmaschinen aufgestellt, so dass die Fertigung des neuen Infanterie-Gewehrs Modell 71 und der Visiere sehr bald im großen Maßstab aufgenommen werden konnte. Am 20. August 1874 brach im oberen Werk ein Feuer aus, welches das Gebäude bis auf das Erdgeschoss vernichtete. Das Erdgeschoss mit den wertvollen Maschinen konnte jedoch von der Oberndorfer Feuerwehr gerettet werden. Die Fertigung wurde dadurch nur geringfügig eingeschränkt. Insgesamt 100.000 Stück des Gewehrs 71 würden für das Land Württemberg gefertigt. Die Fertigungszahl wuchs auf 120 Stück im Monat an. Bayern bestellte gleich 250.000 Stück dieser Waffe. Im Jahr 1878 waren diese Aufträge abgearbeitet, mit weiteren Großaufträgen war erst einmal nicht zu rechnen. Zwischenzeitlich hatte man bei Mauser einen Revolver entwickelt. Man versuchte nun, diese Waffe entweder bei der deutschen oder bei einer ausländischen Armee als Standardwaffe unterzubringen, was jedoch nicht gelang. Die Lage der Firma wurde dadurch immer schlechter. Mit kleineren Aufträgen hielt man sich über Wasser. Seit der Erledigung des württembergischen Gewehrauftrages im Jahr 1878 arbeitete man mit Verlust, der von Jahr zu Jahr größer wurde. Nach monatelangen Versuchen mit verschiedenen Gewehrsystemen und nach der Überwindung von zahlreichen Intriegen und Hindernissen unterzeichnete die serbische Regierung am 14. Februar 1881 den Kaufvertrag für 120.000 Infanterie-Gewehre. Dieser Auftrag rettete die Firma Mauser vor dem Konkurs.
Am 13. Januar 1882 verstarb Wilhelm Mauser im Alter von 48 Jahren nach einer schweren Krankheit. Paul Mauser führte die Geschäfte nun alleine weiter. Alle Kräfte des Betriebes waren damals auf die pünktliche Fertigung der serbischen Waffen gerichtet, wogegen die Versuchswerkstatt vor allem mit der Entwicklung des Mehrladegewehrs beschäftigt war. 1882 wurde versuchsweise vier Bataillone mit dem neuen Mausergewehr ausgerüstet. Nachdem im Herbst 1883 die Kriegsbrauchbarkeit durch die Versuche erwiesen war, wurde das Gewehr unter der Bezeichnung "Infanteriegewehr M/71.84" am 31. Januar 1884 in der deutschen Armee eingeführt. Aus Geheimhaltungsgründen wurde die Bezeichnung Mehrlader oder Repetiergewehr vermieden. Obwohl die Konstruktion des neuen Gewehres wesentlich von Mauser stammte, erhielten die Mauserwerke auch dieses mal keinen Auftrag der preußischen Heeresverwaltung zur Herstellung der Waffe. Dafür erhielten die Mauser-Werke eine Lizenzgebühr von 3 Mark je Stück für die ersten 100.000 Waffen und 1 Mark je Stück für alle weiteren Gewehre.
Die Annahme des Gewehr M/71.84 fiel ungefähr mit der Beendigung der Lieferung der serbischen Gewehre durch die Mauser-Werke zusammen. Anschließend daran fertigten die Werke noch 8.000 Repetiergewehre und -karabiner für Serbien, dann 6.000 Einzelladegewehre für China sowie 1500 Revolver und 19.000 Repetiergewehre Modell 71.84 für Württemberg.
1884 wurde aus der Kommanditgesellschaft Gebrüder Mauser & Cie in eine Kommanditgesellschaft auf Aktien umgewandelt. 1886 beabsichtigte die Türkei eine vollkommene Neubewaffnung ihrer Streitkräfte und führte einen Wettbewerb durch. Am 2. Mai 1886 beschloß Paul Mauser mit Ludwig und Isidor Loewe, den beiden Gesellschaftern der Berliner Firma Ludw. Loewe & Co ein gemeinsames Vorgehen in der Türkei. Es gelang, den Wettbewerb zu Gewinnen, an den sich eine Bestellung von 500.000 Repetiergewehren und 50.000 Karabiner anschloß. Der Auftrag bedeutete für Mauser die Fertigung von 270.000 Gewehren und 25.000 Karabinern. Zum Zweck der pünktlichen Lieferung mußte das Werk erneut erweitert werden. Im Jahr 1889 gewann Mauser zudem die Ausschreibung für die Neubewaffnung der belgischen Armee mit dem weiterentwickelten Gewehr Modell 90. Da der belgische Staat die Produkton außerhalb des Landes jedoch nicht gestattete, wurde in Belgien eine eigene Firma für die Produktion des Modells 90 errichtet. Die Firma "Fabriqua Nationale d'Armes de Guerre" produzierte in Lizenz die neue Waffe. Und auch die Türkei war wieder neugierig geworden. Nach bereits 280.000 produzierten Gewehren Modell 87 wurden nochmals 280.000 Stück des Modells 90 bestellt und gefertigt. Außerdem wurden Waffen nach Spanien und Schweden geliefert.
Als 1894 ein Kontrakt mit Schweden über die Lieferung von Karabinern für die schwedische Armee im neuen Kaliber 6,5x55 geschlossen wurde, erweiterte der sogenannte „Schwedenbau“, in dem sich heute das Heimat- und Waffen-Museum sowie die Bücherei befindet, die Mauser-Fabrikanlage. Bis zum Jahre 1900 einschließlich lieferte Mauser dann noch etwa 60.000 Infanteriegewehre in diesem Kaliber, bis Schweden schließlich die Produktion ganz übernahm.
Mit dem Ende des Jahres 1896 waren alle vorliegenden Gewehraufträge erledigt, neue Bestellungen lagen nicht vor. Es mußten daher größere Arbeiterentlassungen vorgenommen werden. Die Ruhezeit wurde genutzt, die stark in Anspruch genommenen Werkhallen zu renovieren. Im Januar 1895 bestellte die deutsche Armeeverwaltung 2.000 Gewehre für die Truppenerprobung. Die sehr eingehend vorgenommenen Truppenversuche mit dem neuen Gewehr führte im Jahr 1898 zu einem befriedigenden Abschluß, so daß das Gewehr am 5. April 1898 als "Gewehr 98" angenommen wurde.
Am 23. April 1897 war die Firma Mauser in eine Aktiengesellschaft umgewandelt worden. Das Akteinkapital betrug 2 Millionen Mark, die Deutschen Waffen- und Munitionsfabriken übernahmen 1.980 der 2.000 Aktien. Paul Mauser wurde erster Direktor der neuen AG und Vorstandsvorsitzender.
Das Modell 98 wurde zu einem riesigen Erfolg. Es wurde für mittel- und südamerikanische Staaten, für Persien und Serbien und andere Staaten hergestellt. Im Jahr 1896 hatte Mauser auch seine Selbstladepistole Kaliber 7,63 mm ausgearbeitet. Auch diese Waffe wurde ein Erfolg, bis 1908 wurde diese 70.000 mal gefertigt.
Am 29. Mai 1914 verstarb plötzlich Paul Mauser an einer Lungenembolie.
Mit Ausbruch des I. Weltkrieges im August 1914 wurde die Produktion bei Mauser voll auf das Gewehr 98 umgestellt. Die Nachfrage überstieg bereits nach wenigen Monaten die Produktion. 1917 hatte die Produktion ihren Höhepunkt erreicht. Um die erhöhte Nachfrage zu befriedigen, wurde das Werk erneut ausgebaut. Der Neckar wurde in ein neues Flußbett verlegt. Im Zusammenhang mit diesen Erweiterungsbauten errichtete die Firma rechts des Neckars eine große werkseigene Siedlung für die Angestellten und Mitarbeiter.
Am 27. November 1917 erhielt die Firma Mauser den Auftrag zur Fertigung eines Tankabwehrgewehres. Im Mai 1918 ist die Waffe fertig gestellt, die Massenfertigung begann.
Nach dem Ersten Weltkrieg durften die Mauserwerke gemäß den Bestimmungen des Versailler Vertrages keine Militärwaffen mehr herstellen. Die Produktion musste vollständig auf Jagdwaffen umgestellt werden. Außerdem wurden Spezialwerkzeuge, Einspur- und Kleinautos und Nähmaschinen gefertigt. Die Fertigung von Kleinautos wurde jedoch 1927 wieder eingestellt. Auf Vermittlung eines italienischen Mitglieds der Kontrollkommission konnten jedoch die gesamten Produktionsmaschinen des Gewehrs 98 an die Československá zbrojovka in Brünn verkauft und stattdessen Maschinen für die Herstellung von Jagdwaffen angeschafft werden. In Brünn entstanden dann auf den Mauser-Maschinen die Gewehre 98 bzw. der Karabiner Vz 24 für die von Schah Reza Pahlavi neu aufgebaute iranische Armee.
Im Jahr 1929 übernahm die Firma Mauser die Konstruktion und die Fabrikationseinrichtung der Rechenmaschinenfirma Ruthardt & Co. GmbH in Stuttgart und begann den eigenen Rechenmaschinenbau.
Ab 1934 war auch die Firma Mauser in die (zunächst noch heimliche) Aufrüstung Deutschlands integriert. Nun wurden wieder Militärwaffen produziert, und zwar der berühmte Karabiner 98k (K98k), der 1935 zur deutschen Ordonnanzwaffe angenommen wurde. Ebenfalls 1934 wurde in Berlin eine neue Fertigungsstelle für Waffen errichtet.
Da die Produktion zunächst unbemerkt von den Alliierten geschehen sollte, wurde jetzt nicht mehr die volle Namensbezeichnung des Werkes auf die Systemhülse gestempelt, sondern eine wechselnde Codebezeichnung, die die Identifizierung erschweren oder unmöglich machen sollte. Für die Waffenfabrik Mauser/Oberndorf waren dies die Codes S/42 K, S/42 G, S/42, 42, byf und svw.
1945 wurden die Mauserwerke demontiert und konnten erst 1956 ihre Tätigkeit wieder aufnehmen.
1966 wurde von Mauser mit dem M66 ein spezielles Repetiersystem für Jagdwaffen eingeführt. Das M66 bestand aus zwei Teilen: der Drehkammer, ähnlich der im G98 verwendeten, und einem zusätzlichen Schlitten auf einer Führungssschiene. Beim Öffnen bewegten sich Kammer und Schlitten zunächst gemeinsam nach hinten. Dann blieb der Schlitten stehen, und die Kammer glitt weiter heraus, bis der Verschluss vollständig geöffnet war. Diese Teleskopbauweise aus zwei nacheinander heraus- und hereinfahrenden Verschlussteilen erlaubte bei gleicher Munitionsart eine um ca. 6 cm kürzere Bauweise als beim M98. 1970 entwickelte Mauser die Bordkanone BK 27 für den Tornado und den Alpha-Jet. Die Waffe wurde am 1983 für Schweden produziert. 1995 wurde das Gesellschaftskapital von der Rheinmetall-Gruppe erworben. Die Firma hieß nun "Mauser-Werke Oberndorf Waffensysteme GmbH". 1996 wurde mit dem M96 ein Geradezugrepetierer eingeführt, bei dem für den Repetiervorgang der Kammerstengel nicht mehr angehoben werden musste. Ein einfacher Zug nach hinten reichte aus, eine neue Patrone in das Patronenlager zu repetieren. Die Waffe setzte sich aber gegenüber den Konkurrenzprodukten, allen vorweg dem Geradezugrepetierer R93 der Firma Blaser, nicht durch.
2003 folgte schließlich das M03-System, welches die Vorteile des M98 in einer modernen Konstruktion in die heutige Zeit mit übernahm. Vorteilhaft des M03 ist insbesondere, dass der Waffenbesitzer verschiedene Läufe in verschiedenen Kalibern nutzen kann, und beim System nur den Verschlusskopf auf der Kammer auswechseln muss.
Im Militärbereich konnte Mauser nach dem Zweiten Weltkrieg keine Infanteriewaffen mehr an die Bundeswehr liefern, diese Rolle hatte längst Heckler und Koch übernommen. Dafür konnte Mauser Aufträge für Bordkanonen von Kampfflugzeugen bekommen, zum Beispiel für den Eurofighter.
2004 gingen die Mauser Werke in der neu gegründeten Rheinmetall Waffe Munition GmbH auf, existieren als Marke aber weiter.
Die Jagdgewehre wurden bis 1999 in den Mauserwerken in Oberndorf am Neckar produziert. Die Markenrechte für Mauser Jagdwaffen wurden 2000 an die Unternehmer Michael Lüke und Thomas Ortmeier veräußert. Heute werden Mauser Jagdwaffen im Blaser Werk Isny im Allgäu hergestellt. Hinter Mauser Jagdwaffen, den Mitbewerbern Blaser Jagdwaffen und der Firma J. P. Sauer & Sohn GmbH, sowie bis ins Jahr 2006 auch dem Handelsunternehmen für "Jagd und Natur", der Kettner International GmbH, stehen die gleichen Eigentümer.
Das mittlere Werk um das Jahr 1910. Im Mittelpunkt das ehemalige Augustinerkloster (1), rechts der Schwedenbau (2). Hinter dem Schwedenbau kommt die Eisenbahnlinie nach Rottweil und weiter nach Singen zum Vorschein, in die Gegenrichtung geht es nach Stuttgart. Der Neckar ist hier noch nicht all zu breit, er ist links der Bahnlinie an der Baum- und Sträucherlinie zu erkennen. Zur Orientierung: Das Gebäude ganz rechts unten ist heute das Bekleidungsgeschäft Hoffmeyer. Dem Tal folgend im Hintergrund der Ortsteil Altoberndorf. Das ganze Tal ist heute fast vollständig bebaut.