Возможности космического корабля «Восток» были очень ограничены. Он мог доставить на орбиту только одного человека и обеспечить его пребывание там в течение весьма непродолжительного времени. Кроме того, космонавт не имел возможности покинуть космический аппарат и выйти в открытый космос. Стыковка двух кораблей этого типа также была невозможно. Поэтому, с самого начала реализации программы «Восток» перед Королевым встала задача создать более совершенный аппарат. требовался такой космический корабль, который стал бы домом для нескольких космонавтов на время длительного полета. Кроме того, новый КК должен был выполнять функции орбитального перехватчика и разведчика.
Существовало серьезное техническое ограничение – масса и размены нового аппарата не должны были серьезно превышать параметры «Востока». Дело в том, что возможности нового ракеты-носителя, создававшегося для этой программы, были ограничены.
Работы над новыми кораблем и ракетой-носителем, получившими имя «Союз», начались в 1962 г. КК «Союз» состоял из трех основных частей: бытовой отсек, спускаемый аппарат с термозащитным диском и приборно-агрегатный отсек. Они были скомпонованы таким образом, что орбитальный отсек находился над СА и соединялся с ним герметическим переходом. В случае срабатывания системы аварийного спасения на старте, от ракеты-носителя отстреливались сразу два отсека. С одной стороны, это требовало дополнительных затрат, но при другой компоновке в термозащитном диске пришлось бы делать люк для перехода в орбитальный отсек, что по соображениям безопасности были не приемлемо.
Для «Союзов» была разработана принципиально новая САС. В случае аварии КК «Восток» на любом отрезке старта космонавт в скафандре катапультировался из СА вместе с креслом. Однако для «Союза» использовать такой способ было невозможно. Если бы конструкторы разместили в небольшом по объему спускаемом аппарате три , но для другого оборудования просто не осталось бы места. Поэтому и была выбрана схема, по которой СА вместе с орбитальным блоком отстреливались от ракеты-носителя, затем отделялся от САС и приземлялся на парашютах. Если при выводе «Востока» на орбиту существовали участки, где спасти космонавта в случае аварии было бы невозможно, то новая система обеспечивала безопасность экипажа «Союза» на всей траектории выведения.
На этом кардинальные отличия от КК «Восток» не заканчивались. Экипаж «Союза» мог управлять движением космического корабля на орбите, выполнять маневры и ориентировать солнечный батареи на Солнце. Более того, космические корабли могли стыковаться друг с другом. Но, перейти из одного «Союза» в другой можно было только через открытый космос. Для этого были предусмотрены шлюзовые камеры, а экипаж снабжался специальными скафандрами. Полетных скафандров для защиты в случае разгерметизации корабля у космонавтов не было. Радиотехническая система «Игла» отвечала за сближение и стыковку КК «Союз» в автоматическом режиме, но, в случае неполадок экипажи смогли бы выполнить эти операции вручную. Система стыковки по системе «штырь-конус» имела две разновидности агрегатов: активный и пассивный. Соответственно, «Союзы» изготавливались в двух вариантах - «активном» и «пассивном».
В отличие от космического корабля, новый ракета-носитель был создан с использованием старых наработок. За основу конструкторы взяли три первые ступени РН «Молния» и изменили головную часть, где размещался КК «Союз» и САС.