Разработка межконтинентальной баллистической ракеты второго поколения УР-100 была начата в ОКБ-52 под руководством академика В.Н. Челомея по постановлению Правительства от 30 марта 1963 года. Широкое привлечение смежных предприятий позволило значительно сократить сроки разработки нового ракетного комплекса. Уже 19 апреля 1965 года на полигоне Байконур начались летные испытания ракеты пуском с наземной пусковой установки, а 17 июля состоялся и первый пуск из шахты. К 27 октября 1966 года вся программа испытаний была успешно завершена и 24 ноября 1966 года комплекс с ракетой УР-100 был принят на вооружение РВСН. Три первых ракетных полка были развернуты в Красноярске, Бершети и Дровяной.
УР-100 была выполнена по схеме «тандем» с последовательным разделением ступеней и конструктивно состояла из первой и второй ступеней и головной части. Разделение ступеней ракеты осуществлялось с помощью пороховых ракетных двигателей, установленных на хвостовом отсеке первой ступени. 
В корпусе первой супени размещались: маршевый двигатель, четыре маршевых ЖРД с поворотными соплами, пневмогидравлическая система, система опорожнения баков и приборы системы управления. Корпус был выполнен по несущей схеме и состоял из трех отсеков: хвостового, топливного и переднего. Топливный отсек представлял собой неразъемный блок, состоящий из бака окислителя и бака горючего, которые разделялись общим совмещенным двойным днищем. Двигательная установка первой ступени была выполненна по замкнутой схеме с дожиганием генераторного газа в камерах сгорания. Высокий удельный импульс тяги двигателей позволил сократить время работы первой ступени. Их суммарная тяга на земле достигала 74 т. Вторая ступень по конструкции аналогична первой и состоял из хвостового, топливного и приборного отсеков. На ней устанавливали маршевый однокамерный ЖРД и четырехкамерный рулевой ракетный двигатель. Они развивали тягу в пустоте 13,4 т и 1,5 т соответственно. В качестве компонентов топлива применялись самовоспламеняющиеся при взаимном контакте азотный тетроксид и несимметричный диметилгидразин. Все баки перед стартом наддувались сжатым азотом и воздухом из баллонов, установленных в шахтной пусковой установке, а в полете наддув осуществлялся продуктами газогенерации.
На ракете устанавливалась автономная инерциальная система управления, обеспечивавшая управление полетом на активном участке траектории в соответствии с заранее рассчитанной программой полета, а также обеспечивала автоматизированную подготовку пуска и пуск ракеты, дистанционный непрерывный и периодический контроль состояния ракеты с пункта управления боевым ракетным комплексом. В ее состав входили устройства установленные как в приборном отсеке, так и размещенные на пусковой установке. 
В качестве боевого оснащения использовалась моноблочная головная часть с термоядерным зарядом мощностью 1 Мт. Ракета ампулизировалась (изолировалась от внешней среды) в специальном транспортно-пусковом контейнере, в котором она транспортировалась, хранилась в шахтной пусковой установке в течение всего срока эксплуатации в постоянной готовности к пуску и из которого она стартовала. Применение мембранных клапанов, отделявших топливные баки с агрессивными компонентами от ракетных двигателей, позволило держать ракету постоянно заправленной в течение нескольких лет. Контроль технического состояния ракет одного боевого ракетного комплекса, а также предстартовая подготовка и пуск проводились дистанционно по командам с командного пункта полка. Все его 10 ШПУ были разнесены на дальность, обеспечивавшую непоражение одним ядерным зарядом противника двух соседних стартовых позиций (так называемые «ОС» — «отдельные старты»). К концу 1971 года было поставлено на боевое дежурство 940 ШПУ с ракетами этого типа.