Максимальная дальность стрельбы с легкой ГЧ, км 15200
Максимальная дальность стрельбы с тяжелой ГЧ, км 10 200
Максимальная стартовая масса ракеты, т 184
Масса незаправленной ракеты, т 77,7
Масса головной части, т 3,9 - 5,8
Масса топлива, т 166
Длина ракеты, м 31,7
Максимальный диаметр корпуса, м 3
Тяга маршевого двигателя первой ступени у земли, тс 241
Удельный импульс тяги маршевого двигателя первой ступени, кгс-с/кг 270
Время работы маршевого двигателя первой ступени, с 120
Тяга маршевого двигателя второй ступени, тс 96
Точность стрельбы, н.д

Постановлением Правительства Советского Союза от 12 мая 1962 года конструкторскому бюро академика М.К. Янгеля было поручено создать ракету "тяжелого" класса, способную доставить к цели сверхмощный термоядерный заряд.
Новая ракета второго поколения Р-36 предназначалась для поражения объектов противника, защищенных мощной системой ПРО. В техническом задании предусматривалось разработка ракеты в двух вариантах: с наземным (от которого в дальнейшем отказались) и с шахтным стартами. При проектировании широко использовались отработанные на ракете Р-16 конструктивные решения и технологии.
Двухступенчатая Р-36 выполнена по схеме "тандем" с последовательным разделением ступеней. Первая ступень обеспечивает разгон ракеты. Она состоит из переходника, бака окислителя, приборного отсека, бака горючего и хвостового отсека. Первая ступень была оснащена маршевым двигателем РД-251 (8Д723), состоящим из трех двухкамерных модулей РД-250, а также рулевого двигателя РД-68М с четырьмя поворотными камерами сгорания и имела тягу на земле 274 т. В хвостовом отсеке устанавливаются четыре тормозных пороховых ракетных двигателя, срабатывающих при отделении второй ступени.
Вторая ступень обеспечивает разгон до скорости, соответствующей заданной дальности стрельбы и состоит из приборного, топливного и хвостового отсеков. Топливные баки имеют совмещенное днище и выполняются по несущей схеме. Вторая ступень оснащена двухкамерным маршевым двигателем РД-252 и четырёхкамерным рулевым ЖРД РД-69М. Двигатели имеют высокую степень унификации с двигателями первой ступени. Для питания всех ЖРД используется двухкомпонентное самовоспламеняющееся топливо: окислитель - азотный тетраоксид (АТ), горючее - НДМГ. Наддув всех баков в полёте осуществляется продуктами сгорания основных компонентов топлива. На каждой ступени, для уменьшения гарантийных запасов топлива, устанавлена своя система одновременного опорожнения баков.
Ракета разрабатывалась с двумя типами системы управления: комбинированной с каналом радиокоррекции и чисто инерциальной.Однако, в ходе летных испытаний от комбинированной системы управления отказались поскольку инерциальная СУ вполне обеспечивала заданную точность стрельбы. Это позволило значительно снизить затраты на производство и развертывание БРК. Элементы системы управления размещались в приборных отсеках на первой и второй ступенях.
Р-36 могла оснащаться двумя типами головных частей: моноблочной термоядерной головной частью с одним из двух возможных зарядов мощностью 18 Мт или 25 Мт и разделяющейся типа с простым разбросом боевых блоков. Сочетание мощного заряда с довольно высокой точностью попадания (КВО -1300 м) и надежным комплексом средств преодоления системы ПРО гарантировало выполнение боевой задачи.
Испытания проводились на полигоне Байконур. 28 сентября 1963 года состоялся первый пуск, который завершился неудачно. В ходе первой серии испытаний разработчиков преследовал ряд неудач. Но тем не менее руководитель и члены государственной комиссии признали эту ракету перспективной и в конечном успехе не сомневались. Постепенно конструкторскому коллективу удалось устранить все недостатки. Первый успешный пуск с наземного старта был осуществлён 3 декабря 1963 года. Первый пуск из групповой ШПУ проведен 14 января 1965 года, а 27 апреля 1965 года был произведён первый испытательный пуск из шахтной пусковой установки одиночного старта (ШПУ ОС). Одновременно велась подготовка к серийному производству ракет, строились стартовые позиции, что, в конечном счете, позволило ускорить развернуть новый БРК в войсках. В конце мая 1966 года весь цикл испытаний был завершен, а 21 июля 1967 ракетный комплекс с МБР Р-36 был принят на вооружение РВСН. 5 ноября 1966 года в г. Ужуре началась постановка на боевое дежурство первого ракетного полка с ракетами этого типа. 
При разработке стартового комплекса особое внимание уделялось упрощению стартовых позиций при одновременном повышении их надежности, исключения из пускового цикла процесса заправки ракеты компонентами и ряду других факторов. Это заметно повысило боевую готовность комплекса и позволило хранить ракету в заправленном состоянии в течении нескольких лет. 
Пуск ракеты проводился автоматически из ШПУ типа "ОС" . В верхней части стартового сооружения размещались источники электроснабжения, аппаратура технологических и технических систем, обеспечивавшая дистанционные контроль технического состояния систем ракеты и проведение операций по подготовке к пуску и пуск ракеты. Время подготовки и проведение дистанционного пуска МБР Р-36 составляло 5 минут.
БРК с шестью пусковыми установками МБР Р-36 обладал уникальными боевыми возможностями и значительно превосходил американский РК аналогичного назначения с ракетой "Титан-2", прежде всего по мощности термоядерного заряда, точности стрельбы и защищенности. 
Кроме Р-36 в конце 60-х на боевое дежурство в ограниченном количестве была поставлена ее модификация Р-36орб, отличавшаяся способом наведения головной части на выбранную цель. Всего до 1972 года включительно было развернуто 288 ШПУ для ракет этого типа. Р-36 стояла на боевом дежурстве до конца семидесятых годов, после чего была заменена на более совершенную ракету.