На основе базового проекты ракеты «Р-7» советскими конструкторами были разработаны восемь различных модификаций ракет-носителей среднего класса. О «Востоке» было рассказано ранее. Кроме него среди прочих на базе «Р-7» были созданы РН «Союз» и «Молния».
Работы над четырехступенчатой «Молнией» С. Королев начал работать в самом начале 1960 г., когда возникла потребность в ракете-носителе, способном доставить космические станции к Луне и Марсу так, чтобы они могли совершить мягкую посадку. В отличии от ракета-носителя «Восток-Л», такая ракета должна была доставить аппарат по траектории с выходом на орбиту искусственного спутника Земли, последующим стартом к Луне, коррекцией траектории и торможения в окололунном пространстве.
Учитывая дополнительную нагрузку, первые две ступени «Р-7» были модернизированы и усилены. Для третьей ступени был взят двигатель РД-0108, разработанный для второй ступени новой баллистической ракеты «Р-9» («Десна»). Позднее этот же двигатель был использован в третьей ступени РН «Восход».
При проектировании четвертой ступени РН «Молния» за основу была взята третья ступень РН «Восток». Однако здесь был использован новый двигатель С1.504. Эта ступень имела систему стабилизации и ориентации, и также систему запуска двигателя в невесомости.
Первый старт РН «Молния» состоялся 10 октября 1960 г. Несмотря на относительную простоту конструкции ракета-носитель «Молния» оказалось самой неудачной моделью в семействе «Р-7». Из 26 запусков 14 закончились аварией. Поэтому в 1965 г. была разработана новая РН «Молния-М», которая с успехом использовалась до 2005 г., пока не была полностью заменена РН «Союз» с разгонным блоком «Фрегат».
Кроме того, в 1962 г. С. Королевым был разработан ракета-носитель «Молния-Л», который должен был доставить на Луну космический корабль с космонавтами на борту. Однако этот проект так и остался на бумаге.
