三八式歩兵銃から比較して、大口径化以外にも様々な点で改良型が施された。
照準器は形状が修正されて、「狙いやすくなった」と兵士から好評だったという。
また、単脚(モノポッド)や対空照準器といった独自の装備が施された。
加工技術の進歩から、三八式歩兵銃と比較すると機械加工における精度が飛躍的に上昇し、部品類の個体ごとの公差が少なくなり互換性が向上した。
また、全体的な設計に関しても戦訓の取り入れや合理化が図られた。
一例では従来は削り出しであった用心金(トリガーガード)など、精度の大きく関わる部品以外ではプレス加工を積極的に導入し生産性が高められている。
他にも細かい改良が成されている。

短小銃

九九式小銃は、威力については要求を満たすものであったものの1200mmを超える全長はやはり扱い辛く、1930年代の銃としては長過ぎであった。
三十年式歩兵銃より本銃まで続いた「長い全長」は、あくまでも白兵戦を想定したものであり、火砲の発達や機関銃の普及によって「白兵戦を行う前に決着がついてしまう」事例が増えた。
この為、諸外国では従来より全長の短い小銃を開発するようになり、大日本帝国においても銃身を切り詰めた九九式短小銃が開発された。
九九式小銃(長小銃)の製造数は僅かに3万8千丁。250万丁製造された短小銃と比べると少数派となり、「九九式小銃」と言えば短小銃を示す事となった為、本銃が逆に「長小銃」と区別されるようになった。

大口径化の経緯

日露戦争や第一次世界大戦によって機関銃の有効性が証明され、大日本帝国においても積極的な導入が成されるようになった。
陸軍は三年式機関銃や、十一年式軽機関銃を使用していたが、口径6.5mmの三八式実包では航空機や自動車などへの対物威力が不足するという欠点が露呈した。
主力小銃が無煙火薬に切り替わった1800年代末より口径7~8mmを採用していた欧米では対物威力の不足は問題とならなかったが、三八式実包の6.5mmという口径は高初速で威力を補ってもなお対物威力に不満が残るもので、機械化が進む戦場において戦局や将兵の士気に大きな影を落とした。

特に中国戦線に於いては、敵対する国民革命軍や軍閥が装備するドイツ製の各種モーゼルライフルは口径7.92mm、大型自動車を数発で撃破し、また日本軍が何十発も叩き込んでやっと崩すような現地の土壁の建築物を一発で粉々にするなど、三八式実包の威力不足はこれ以上無視出来ない喫緊性がある課題となった。

一方で、大日本帝国では7~8mmクラスの実包は全く手を付けていなかったのかと言うとそうでも無く、三十年式歩兵銃を開発するときに試作はされたものの「反動が強すぎて撃ちづらい」と却下され、6.5mmの三十年式実包が制式化、三八式実包はその改良型である。

しかしながら、対物威力の不足はもはや避けるべくもない問題であり、大威力が要求され、射撃時の反動が問題となり辛い重機関銃から大口径化する事になり、三年式機関銃を口径7.7mmに大口径化した九二式重機関銃を開発する。

使用弾薬の泥沼化

ところが、今度は歩兵と機関銃分隊で弾薬の互換性が無いという問題が生じる事となった。
弾薬の種類を出来る限り減らす事は補給面でも望ましく、特に昭和3年に制定された歩兵操典で「重機関銃・軽機関銃を広範に取り入れる」とされてからは無視出来ない問題となった。
一方で、同じく口径7.7mmの九七式車載重機関銃の開発に着手。これは給弾方式が九二式重機関銃と異なっていた事などから、九二式実包に小改良を加えた九七式実包を使用する事が強く推奨される代物であった。

弾薬の統一を目指したものの既に2種類の7.7mm口径の実包が存在するという有様で、その上どちらも審査の結果小銃用には不適と判断、改めて九九式実包と九九式小銃が開発されることとなった。

それでも、九九式実包は従来の機関銃に一応使用できるたため、弾薬の互換性の問題はある程度解消された…
と思いきや、九九式実包にも九九式小銃や九九式軽機関銃用の弱装弾と重機関銃用の強装弾の2種類が存在したり、九九式小銃では九二式実包は発砲できなかったりと、結局弾薬の互換性については問題が残った。