Максимальная дальность стрельбы, км 600
Стартовая масса, т 20,4
Масса полезной нагрузки, кг до 1008
Масса топлива, т 14,5
Длина ракеты, м 17,7
Диаметр ракеты, м 1,65
Тип головной части Моноблочная, неядерная, отделяемая
 

К проекту создания Р-2 с вдвое увеличенной (по сравнению с Р-1) дальностью полёта С.П. Королёв в НИИ-88 приступил в 1948 году, а по некоторым данным её разработку Королёв начал практически одновременно с Р-1 14 апреля 1948 г.. Лётно-кострукторские испытания начались в сентябре 1949 года на полигоне Капустин Яр и завершились в июле 1951 г. Первый испытательный пуск эксперементального варианта ракеты Р-2Э с целью проверки работоспособности систем будущей Р-2 состоялся 21 сентября 1949 г. Всего было произведено 6 пусков из которых только два оказались удачными. В период 1950-1951 было осуществлено 30 пусков ракет, из которых 24 были удачными и в 1952 году ещё 14 пусков из них 12 удачных.
27 ноября 1951 г. Р-2 принята на вооружение БОН РГВК и 30 ноября 1951 года последовал приказ министра вооружений Устинова Д. Ф. об организации серийного производства ракет. 
Для увеличения дальности была впервые применена головная часть, отделяющаяся от корпуса ракеты по завершении активного участка полёта. Кроме того была снижена масса ракеты за счёт использования топливного бака несущей конструкции из лёгких алюминиевых сплавов. Бак с окислителем остался подвесным. Новый двигатель Валентина Глушкова РД-101 по сравнению с РД-100 имел более высокие обороты турбины, повышенное давление в камере и использовал топливо с увеличенной до 92% концентрацией этилового спирта. РД-101 обеспечивал потребную тягу у земли 37 тс при удельном импульсе тяги 210 кгс*с/кг на уровне Земли. Кроме того новый двигатель стал легче в 1.4 раза. Были усовершенствованы пневмогидравлическая и электрическая схемы, применён парогазогенератор с твёрдым катализатором вместо жидкого.
Для улучшения точности попадания, позаимствованая у Р-1 система управления была дополнена системой боковой радиокоррекции, снижающей параллельный снос ракеты, к которому автономная система управления была нечувствительна. Для реализации радиокорреции требовалось размещения за стартовой позицией двух РЛС, контролировавших поведение ракеты в полёте. Естественно это заметно усложняло эксплуатацию и применение ракет. Новый тротиловый заряд увеличенной массы создавал при взрыве зону сильных разрушений площадью 950 кв.м.
В качестве органов управления, как и на Р-1 применялись аэродинамические и газовые рули. Для Р-2 была разработана новая пусковая установка, пригодная для запуска как Р-1, так и Р-2. Время подготовки ракеты к старту осталось прежним - 6 часов, а время нахождения ракеты в заправленном состоянии ограничивалось 15-ю минутами, после чего топливо надо было либо сливать, либо запускать ракету.
Серийное производство ракет было налажено на Государственном союзном заводе N586 в Днепропетровске в июне 1953. 
Первые учебно-боевые пуски Р-2 в войсках были проведены на сборах командного состава ракетных частей в 1952 г. 
В 1953 состоялись испытания ракет с головными частями заправленными радиоактивной жидкостью "Герань" и "Генератор". Первый вариант ракеты "Герань" производил высотный подрыв ёмкости с радиоактивной жидкостью, которая распыляясь оседала в виде радиоактивного дождя. "Генератор" имел много небольших ёмкостей подрывавшихся самостоятельно. О дальнейших работах по «Герани» и «Генератору» в открытых источниках сведений нет. Известно лишь, что в начале 50-х годов в КБ Кировского завода были разработаны специальные машины с дистанционным управлением процесса заправки ракет «жидким топливом и окислителем». Первый опытный образец машины (06.801) предназначался для заправки ракет «Генератор». Он был создан на базе автомобиля ЯАЗ-210Д. Общий вес машины достигал 22 т. В 1955 году созданы еще два проекта аналогичных машин на том же шасси, получивших индекс «06.802», для заправки ракет «Планер» и «Аккумулятор», а также «06. 805» для заправки ракеты «Генератор-5».
Позднее атомщиками был создан и спецзаряд под Р-2, причем под него пришлось делать новую головную часть ракеты. В ноябре 1955 года были проведены летные испытания Р-2 с увеличенной головной частью. В войска ядерная боевая часть для Р-2 стала поступать с 1956 года. 
В 1954 на базе боевого варианта ракеты Р-2 была создана геофизическая ракета Р-2А(В-2А).
6 декабря 1957 решением правительства лицензия на производство и полный комплект документации Р-2 были переданы КНР.