Ракетный комплекс Р-5М стал первым отечественным ракетным комплексом с ядерным боевым оснащением. Максимальная дальность ракеты Р-5 — 1200 км — обеспечивала досягаемость стратегических целей на территории Европы, что в сочетании с поражающим воздействием ядерного заряда впервые позволяло рассматривать ракету как стратегическое оружие. Разработка комплекса Р-5М была начата в соответствии с постановлением правительства СССР от 10 апреля 1954 г. Головным разработчиком комплекса было назначено ОКБ-1 НИИ-88, руководимое С. П. Королевым.

Ракета Р-5М была создана на основе ракеты Р-5, разработанной ОКБ-1 НИИ-88 в первой половине 50-х годов. Ракета Р-5 представляла собой одноступенчатую ракету с отделяющейся моноблочной головной частью. Основной конструктивной особенностью Р-5 стали выполненные по несущей схеме топливные баки. Такое решение в сочетании с отделяющейся головной частью и отказом от аэродинамических стабилизаторов позволило уменьшить долю массы конструкции в общей массе ракеты вдвое по сравнению с Р-1. При большей массе полезного груза (1300 против 1000 кг) и близкой массе сухой ракеты (4390 против 4030 кг) стартовая масса ракеты Р-5М более чем вдвое превосходила стартовую массу Р-1 (28610 против 13430 кг). Повышение конструктивного совершенства в сочетании с увеличением удельной тяги двигателя с 206 до 219 секунд позволило увеличить дальность ракеты почти в 5 раз по сравнению с Р-1.

Для обеспечения приемлемой точности попадания при увеличившейся дальности на Р-5 была установлена комбинированная система управления. Наряду с автономным инерциальным управлением по дальности использовалась система боковой радиокоррекции для уменьшения отклонения в поперечном направлении. Управление движением ракеты осуществлялось с помощью 4 воздушных рулей, установленных на небольших пилонах на хвостовом отсеке, и 4 газовых рулей, установленных на срезе камеры сгорания двигателя. Точность Р-5 составляла 1.5 км по дальности и 1.25 км в боковом направлении, что в несколько раз превышало показатели, достигавшиеся на первых ракетных комплексах Р-1 и Р-2. В сочетании с ядерным боезарядом мощностью 300 кт такая точность позволяла эффективно поражать незащищенные площадные цели.

Ракета Р-5М отличалась от Р-5 тем, что для повышения надежности впервые осуществлялось резервирование главных блоков системы управления — автомата стабилизации и наиболее важных элементов кабельной сети.

Летные испытания ракеты Р-5М проходили на 4-м Государственном центральном полигоне (Капустин Яр) в период с января 1955 г. по февраль 1956 г. В ходе летных испытаний Р-5М 2 февраля 1956 г. было проведено первое полномасштабное натурное испытание ракетно-ядерного оружия (операция "Байкал”).

                                Основные характеристики ракеты Р-5М

Боевой ядерный заряд мощностью 0.3 кт был доставлен в расчетный участок боевого поля, расположенного в районе г. Аральска и успешно взорвался. Ракетный комплекс Р-5М, получивший индекс 8К51, был принят на вооружение 21 июня 1956 г.

Ракеты Р-5М, получившие на Западе обозначение SS-3 Shyster, развертывались на передовых рубежах в западной части СССР. Всего в течение 1956–1957 гг. было развернуто 48 ракет. (Согласно отечественным источникам, первые два полка с ракетами Р-5М заступили на боевое дежурство только в 1959 г.) Более массового развертывания не произошло в связи с созданием к тому времени более эффективных ракет Р-12. Ракеты Р-5М стояли на вооружении РВСН до 1961 г. и впоследствии были заменены ракетами Р-12.