Выполнение такой работы, как пушечное литьё требовало высокого умения. Отливка из меди (бронзы) была не намного проще. Таким образом, изготовление пушек в древности являлось весьма сложным делом, которое может служить показателем уровня техники обработки металла вообще. Если развитие кузнечного дела в Москве создало условия для успешного производства железных кованых пушек небольшого калибра, то отливка колоколов позволила легко перейти к литью медных, а позже и чугунных пушек даже весьма крупных размеров. Они отливались сначала теми же литейщиками, которые лили колокола, теми же методами, на тех же предприятиях.
При этом вполне вероятным можно, например, считать, что отливка пушек, в особенности крупного калибра, велась в вертикальном положении. Большая литейная мастерская для отливки пушек, называвшаяся «пушечной избой», построена около 1479 г., в 1488 г. сгорела во время большого московского пожара. Она находилась у Фроловских (Спасских) ворот Кремля. Производственной характеристикой предприятия является то, что еще в 1488 г., конечно, до пожара, здесь отлили громадную царь-пушку. Во время пожара 1500 г. «пушечные избы» находятся вблизи реки Неглинной. В 1508 г. они опять упоминаются во множественном числе на том же месте. Таким образом, в Москве сразу же устроили крупную по тому времени пушечно-литейную мастерскую. Позже говорится про Пушечный двор, сгоревший в пожар 1547 г. Вместо него был построен новый Пушечный двор. Свое производство пушек и вообще оружия имело огромное значение, так как западноевропейские страны всячески стремились ослабить Русское государство и не пропускали в Москву мастеров. Но при Иване IV любекские купцы стали ввозить в Русское государство через Финский залив серу, железо, медь, красную и зеленую, свинец и оружие. Король шведский этим был весьма недоволен и захватывал их корабли. Иностранцы не только стремились затормозить развитие русской железоделательной промышленности, но «непрочь были и совсем ее ликвидировать». Так, шведский резидент в Москве Померенинг в 1648 г. пытался удалить из России иноземных мастеров в надежде, что это вызовет остановку заводов, и «Тульский и другие русские заводы не в состоянии будут вредить горным заводам Швеции». Несмотря на козни врагов, количество пушечных мастеров в Москве быстро увеличивается. Решающее значение имеют русские мастера, которые создали прославленную московскую артиллерию.
Каждая пушка изготовлялась мастером на свой образец. Четких данных о процессе производства не сохранилось. Формовка, по-видимому, осуществлялась при посредстве неразъемной модели пушки, сделанной из глины на утончающемся деревянном стержне, и верхней опоки (кожуха) пушки. После удаления указанной модели из формы в ней получалось свободное пространство, куда и заливался металл. Формовка таких огромных орудий, как царь-пушка, очевидно, велась в литейной яме, находившейся вблизи от плавильной печи. Она отливалась безусловно в вертикальном положении, дулом вниз, по аналогии с отливкой колоколов. За это говорит правильная толщина стенок пушки, ее строгая цилиндрическая форма (с легким конусом вглубь), наличие большого количества раковин в литье казенной части. В глубине камеры в центре, имеется нечто вроде бойка. Это просто след от стержня (оси), на котором сидел и вращался шаблон для правильного профилирования внутренней поверхности пушки. О Пушечном дворе, где отлита царь-пушка, неоднократно писали очевидцы, однако без каких-либо технических данных.