История «Р-5М» — первой в мире баллистической ракеты с атомной боеголовкой, начинается с появления «Р-5». Баллистическая ракета «Р-5» с неядерной боевой частью начала разрабатываться в СССР ещё в конце 1940-х годов. Несмотря на то, что она продемонстрировала высокую надёжность на испытаниях 1953-1955 годов, проект было решено закрыть с целью модернизации и установки атомной боеголовки.
В 1954 году начала проектироваться ракета «Р-5М». Она обладала массой свыше 29 тонн и была способна забросить ядерный заряд мощностью 300 килотонн на 1200 километров. В ракете длиной около 20 метров и диаметром 165 сантиметров применялся маршевый двигатель РД-103М, тягой в 44 тонны, работающий на спирте.
Поскольку надёжность компонентов была не самой высокой, многие важные части конструкции устанавливались в нескольких экземплярах. Первые испытания без ядерной боеголовки начались зимой 1955 года на полигоне Капустин Яр. Ракета доставлялась стартовому столу на специальной тележке-рампе.
После запуска некоторые узлы конструкции искусственно отключались с целью выявить надёжность резервных механизмов. Летом того же года состоялась новая волна испытаний, после чего ракета была готова к установке атомной боевой части.
К концу 1955 года была изготовлена ядерная боеголовка, и в начале 1956 был совершён полёт первой в мире ядерной баллистической ракеты. «Р-5М» преодолела заявленные 1200 км, приземлившись в заданном квадрате с допустимым отклонением.
«Урезанная» для испытаний атомная боеголовка успешно сдетонировала, вызвав ядерный взрыв мощностью 50 килотонн. Уже через пол года ракета была принята на вооружение и встала на дежурство в 15 различных полках. Миру было заявлено о появлении нового вида вооружения в конце 1957 года — ракета была продемонстрирована на параде на Красной площади.
В сумме было построено 48 боевых экземпляров. В 1964 году ракеты начали постепенно заменяться на более современные модели, и в 1967 году «Р-5М» была полностью снята с вооружения.