Skonstruowany przez Martiniego zamek był zamkiem obrotowym, o osi obrotu zamka prostopadłej do osi lufy, otwieranym przy pomocy dźwigni znajdującej się za osłoną spustu. Zamek ten był rozwinięciem zamka opatentowanego w 1862 roku przez Henry'ego Peabody. Podstawową różnicą było zastosowanie sprężyny działającej na masywną iglicę, podczas gdy karabin Peabody miał kurek zewnętrzny. Po opatentowaniu zamka Martiniego w 1868 roku Peabody oskarżył go o naruszenie swojego patentu, ale nie zdecydował się na wytoczenie procesu.
W 1869 roku wyprodukowano 200 karabinów Martini-Henry, a następnie dostarczono je kilku jednostkom armii i Royal Navy w celu przeprowadzenia testów w warunkach polowych. Karabin oceniono dobrze, ale skarżono się na zbyt niską energię wylotową pocisku naboju kalibru .450 Martini. W celu zwiększenia energii pocisku łuskę wydłużono i zwiększono ładunek prochu czarnego do 5,5 g, ale wtedy pojawiły się problemy z wytrzymałością długiej, papierowej łuski. Ostatecznie do zasilania nowego karabinu przystosowano sprawdzony nabój .577 Enfield-Snider. Jego łuskę zwężono w przedniej części i osadzono w niej pocisk kalibru .450. Nowy nabój .577/.450 Martini-Henry został przetestowany w 1870 roku razem z 22 karabinami z odpowiednio zmodyfikowanymi komorami nabojowymi.