Организация работ в этой мануфактуре до середины XVII в. была довольно проста: каждый мастер со своим подсобным персоналом изготовлял свою отдельную работу. При литье больших пушек учеников было много. Так, при отливке пушечными мастерами Мартьяном Осиповым и Яковом Осиповым пушек «Новый Перс» и «Новый Троил» с ними работал 31 ученик. Технология литья пушек чем-то напоминала литье колоколов. Ныне довольно трудно определить предпочтения каждого мастера в рецептуре бронзы. Некоторые обобщенные данные приведены в монографии Н. Н. Рубцова «История литейного дела в СССР», который, проанализировав архивные сведения и исследования специалистов-металлургов, считает, что во второй половине XVI в. соотношение олова к меди в бронзовых пушках, изготовленных русскими литейщиками, составляло 7–10 % олова к 90–93 % меди. Известны случаи (правда, уже в XVII в.), когда мастера экспериментировали с добавлением к бронзе еще железа и чугуна в целях удешевления пушечного металла. Однако затем было экспериментально установлено, что подобные орудия будут иметь необходимые боевые качества, если присадка чугуна к бронзе составляет не более 10 %. Такая пушка выдерживала до 2000 выстрелов. Но в целом эти эксперименты были признаны неудачными, и изготовители пушек вернулись к проверенной временем рецептуре.
Руководил литейным производством особый орган государственного управления, который назывался Пушкарский приказ. Первое упоминание о нем относится к 1577 г. Впоследствии вплоть до конца XVII в. именно в стенах этого приказа формировались и осуществлялись наиболее масштабные оборонные проекты, связанные с использованием «высоких технологий» своего времени – артиллерии, фортификации, устройства засечных полос и пр. Артиллерийская область в управлении отечественной обороны выделилась не сразу. До 1577 г. вопросами литья пушек (и колоколов) ведал Пушкарский стол Разрядного приказа – еще одного более старого органа управления XVI в., занимавшегося в большей степени вопросами комплектования армии и ее перевооружением.
Когда Пушкарский приказ выделился в самостоятельную структуру, в числе его сотрудников числились: один боярин (руководитель) и два дьяка (управляющие столами). Таких столов сначала два. Один отвечал за изготовление пушек и колоколов в Москве и, буде надобно, в других городах, а второй занимался вопросами формирования «крепостного наряда» – т. е. строительства, вооружения и обеспечения всем необходимым строящихся крепостей. Впоследствии сфера управления Пушкарского приказа была расширена. Как сообщает немецкий путешественник Адам Олеарий в своих «Записках о путешествии в Россию», относящихся ко второй половине XVII в., «Пушкарский приказ, которому подведомственны все, кому приходится заниматься орудийным и колокольным литьем и вообще военными вооружениями.