Năm 1953, Phòng thiết kế OKB-1 ở Kaliningrad, Liên Xô đã được yêu cầu phát triển một tên lửa 2 giai đoạn có trọng lượng khoảng 170-190 tấn. Tên lửa mới có tầm bắn dự kiến khoảng 8.000km, mang theo đầu đạn hạt nhân nặng 3 tấn. Dự án R-7 mang tên mã là 8K71.
Công việc kiểm tra mặt đất đầu tiên được hoàn thành vào cuối năm 1953, tuy nhiên, thiết kế đã không được chấp thuận cho đến tháng 5/1954. R-7 được phát triển dựa trên kinh nghiệm và sự hỗ trợ của các nhà khoa học Đức cùng những sáng kiến công nghệ riêng của Liên Xô.
R-7 (NATO định danh: SS-6 Sapwood) là một tên lửa đạn đạo nhiên liệu lỏng 2 giai đoạn. Tên lửa có thiết kế khá đồ sộ với 4 động cơ phụ trợ ở xung quanh, mỗi động cơ được trang bị 4 vòi phun. Khi phóng, 4 động cơ phụ trợ sẽ đẩy tên lửa lên và hoạt động như giai đoạn thứ nhất của nó. Sau khi động cơ phụ trợ cháy hết, nó sẽ được tách bỏ khỏi thân tên lửa và động cơ chính sẽ được kích hoạt.
Tên lửa đạn đạo liên lục địa đầu tiên của thế giới R-7 có thiết kế khá đồ sộ.
Tên lửa R-7 có chiều dài 34m, đường kính 3,02m, trọng lượng phóng tối đa tới 310 tấn. Tên lửa có khả năng mang theo đầu đạn hạt nhân có đương lượng nổ 2,9 MT. R-7 được dẫn hướng bằng quán tính, bán kính lệch mục tiêu khoảng 2,5-5km.
Thử nghiệm đầu tiên của R-7 diễn ra vào ngày 15/05/1957, tuy nhiên, thử nghiệm đã không thành công. Một trong 4 động cơ phụ trợ đã bốc cháy dẫn đến một tai nạn, tên lửa rơi ở khoảng cách 400km từ bãi phóng.
Thử nghiệm tiếp theo diễn ra vào ngày 21/08/1957, tên lửa đạn đạo R-7 đã phóng thử thành công, đạt tầm bắn lên đến 6.000km, đưa nó trở thành tên lửa đầu tiên của thế giới có khả năng tấn công liên lục địa. Sự kiện này đã đưa Liên Xô trở thành quốc gia đầu tiên trên thế giới sở hữu khả năng tấn công hạt nhân tầm xa.
Đến tháng 10/1957, một tên lửa R-7 sửa đổi đã phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của thế giới Sputnik 1. Sự kiện này đã dẫn đến cuộc “khủng hoảng Sputnik 1” theo cách nói của cựu Tổng thống Mỹ Dwight D. Eisenhower.
Sự thành công của R-7 cùng việc Liên Xô phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên đã khiến Washington lo sốt vó. Bên cạnh đó, sự thất bại của dự án Vanguard càng khiến Mỹ “nóng mặt” hơn với thành công của Liên Xô.
Chưa đầy một năm sau sự kiện R-7 và vệ tinh Sputnik 1, Quốc hội Mỹ đã thông qua “Luật giáo dục quốc phòng NDEA” để đào tạo các kỹ sư và tuyển dụng các nhà khoa học cho các dự án nghiên cứu vũ khí của họ. Đến năm 1960, kinh phí dành cho NDEA đã tăng gấp 6 lần, nó cho thấy sự ảnh hưởng sâu rộng mà R-7 mang lại với nước Mỹ.
Sau thành công ban đầu đó, một biến thể sửa đổi của R-7 là R-7A được thông qua vào năm 1959, chương trình này có tên mã là 8K74. Biến thể R-7A có trọng lượng nhẹ hơn, hệ thống định vị tốt hơn, động cơ mạnh hơn và tầm bắn tăng lên đến 12.000km.
Có khoảng 9 tên lửa R-7 đã được sản xuất dẫn đến sự ra đời của lực lượng tên lửa chiến lược Liên Xô. Một bệ phóng đã được xây dựng tại Baikonur (sau này trở thành sân bay vũ trụ lớn nhất thế giới) cùng khoảng 6-8 tên lửa hoạt động tại Plesetsk (sau này cũng là một sân bay vũ trụ của Liên Xô).
Mặc dù tên lửa R-7 đã có khả năng tấn công nước Mỹ nhưng tên lửa này có rất nhiều điểm yếu. Chi phí phát triển của tên lửa quá lớn. Các bãi phóng, được xây dựng ở những khu vực hẻo lánh, ngốn hết 5% ngân sách quốc phòng của Liên Xô thời đó.
Mặt khác, kích thước đồ sộ của tên lửa khiến nó dễ dàng bị phát hiện bằng máy bay do thám U-2 của Mỹ. Thời gian để triển khai phóng mất hơn 2 giờ đồng hồ, khi đã nạp nhiên liệu nó buộc phải phóng vì nhiên liệu của nó không thể duy trì ở nhiệt độ thông thường.
Khả năng sẵn sàng hoạt động của R-7 là không cao, thậm chí gần như không có. R-7 phục vụ như một tên lửa thử nghiệm công nghệ. Cho dù không thành công trong việc trở thành một vũ khí nhưng R-7 lại trở thành công cụ đắc lực cho chương trình không gian của Liên Xô. Thiết kế của R-7 đã trở thành tiền đề cho sự phát triển của các tên lửa đẩy về sau.
