Friedrich Vetterli zatrudniony był od 24 czerwca 1864 r. w Schweizerische Industrie-Gesellschaft (SIG) jako drugi dyrektor techniczny. Mając wcześniej doświadczenie przy konstruowaniu broni palnej we Francji i Wielkiej Brytanii, zaprojektował już w 1867 roku nowy karabin, będący bronią powtarzalną. W swoim projekcie Vetterli połączył magazynek lufowy karabinu Winchester M1866 z zamkiem czterotaktowym własnego projektu (wykorzystującym po raz pierwszy dwa przeciwległe występy ryglowe). Karabin zasilany był nabojem bocznego zapłonu 10,4 × 38 mm R, elaborowanym prochem czarnym, w łusce metalowej. Naboje ładowano do magazynka pojedynczo, przez otwór umiejscowiony po prawej stronie obudowy zamka.
Konstrukcja karabinu Vetterli czyniła go w momencie powstania, najnowocześniejszym karabinem wojskowym w Europie. Pojemny 11 nabojowy magazynek (+1 nabój w komorze) zapewniał wysoką szybkostrzelność (ok. 21 strzałów na minutę), a stosunkowo mały kaliber (10,4 mm) używanych pocisków charakteryzował się dobrymi właściwościami balistycznymi. Dla porównania inne karabiny używane w tym okresie: francuski Chassepot (1866–1875) i niemiecki Dreyse (1841–1873) były jednostrzałowymi karabinami iglicowymi, zasilanymi nabojami w łuskach papierowych, umożliwiającymi oddanie ok. 8–15 strzałów na minutę.