1912年3月，袁世凱篡奪領導權後，改由段棋瑞任陸軍總長，陸軍部下設軍械司，主管軍械製造與供給。軍械司的職責，在袁世凱發布的《修正陸軍部官制》中規定為以下八條：
（1）關於軍用槍炮彈藥之制式籌劃、支給、交換及檢査事項；
（2）關於軍火禁令亊項；
（3）關於各項器具材料之經理及檢査事項；
（4）關於軍用器具材料之制式籌劃，支給、交換亊項；
（5）關於要塞備炮事項；
（6）關於軍隊通信用及鐵道氣球飛行器用之器具材料之支給、交換事項；
（7）關於攻城守城交通所用兵器、器具、材料之備辦亊項；
（8）關於技術審檢院、兵工廠、軍械局事項。
軍械局成立後，曾採取多種措施，加強對兵器工業的控制與管理。
第一、調查全國兵工廠現狀。1912年6月27日通電各省，對當時存在的兵工廠名稱、地址、出品種類、生產能力、月需經費等情況進行了一次調查與匯集。
第二、對局廠進行整頓。在調査的基礎上，對局廠提出了一系列整頓辦法，如擬將各兵工廠收歸陸軍部直接管轄，廠長（總辦、督理〕及員司由陸軍部委派，槍炮口徑逐步統一，局廠生產任務由陸軍部統一分配等。
第三、頒布《陸軍部兵工廠條例》，對工廠性質、任務、機構設罝、人員編制等作出統一規定。
笫四、計畫新建槍廠、槍彈廠、炮廠、炮彈廠、火炸藥廠各一座，並分別提出了三種不同規模及所需經費可供選擇的方案。
上述幾條，除將各省兵工廠收歸陸軍部管轄和建設五座新兵工廠未全部實現外，其餘措施均基本付諸實施，如槍炮口徑，規定步馬槍以7.9毫米、山野炮以75毫米為制式，收歸陸軍部管轄的工廠廠長（總辦、督理）均由陸軍部委派。計畫將各省兵工廠收歸部管雖未全部實現，但仍將上海製造局、德州兵工廠（後改名德縣兵工廠)、漢陽兵工廠等幾個大型重要局廠收歸部管。計畫新建的五座工廠中的槍廠所需機器設備已向美國布來得公司訂購，這些設備後由新建的鞏縣兵工廠使用。
1915年6月，北洋政府設督辦兵工廠事務處，將上海製造局、漢陽兵工廠、德縣兵工廠等改由督辦兵工廠事務處管轄，薩鎮冰任督辦。1917年2月，督辦兵工廠亊務處撤銷，直轄的上海、漢陽、德縣等兵工廠仍歸陸軍部軍械司管轄。同年4月1日又將原督辦兵工廠亊務處機構改編為鞏縣兵工廠籌備處，直隸陸軍部軍械司
1916年6月袁世凱死後，北洋軍閥分裂，北洋政府陸軍部軍械司直接管轄的工廠只有上海、漢陽、德縣等三廠及新建中的鞏縣兵工廠；孫中山領導的中華民國軍政府曾一度接管廣東兵工廠，其餘局廠均被地方軍閥控制。在軍閥混戰期間，部分地方軍閥為擴大軍事實力，又新建一批工廠置於自己控制之下，陸軍部軍械司對這一部分工廠更無法管轄，在國民革命軍北伐勝利以前，全國兵器工業基本處於分散經營、各自為政狀態。
北洋政府時期，由於軍閥混戰，兵器工業管理雖十分混亂，但較之晚清時期仍有一定改進，如北洋政府設立了統一管理全國兵器工業的組織機構；接收了部分重要工廠由陸軍部直接管轄並著手建設新兵工廠；制定了包括兵工廠編制條例在內的部分工廠管理章程；規定了槍炮製式；工廠生產計畫由陸軍部下達。但這些改進，主要體現在北洋政府陸軍部直接管轄的工廠。
