研發背景
由科羅廖夫領導設計的R-7（北約代號SS-6“警棍”）雖然擁有世界上第一種洲際彈道飛彈的榮譽，但實際上沒有使用價值；R-7使用不可貯存的低溫推進劑（液氧），必須在發射前才能加注，又因為體積巨大只能用發射架從地面發射，導致飛彈的反應速度和生存能力極低。蘇聯政府注意到R-7的這種問題，只對其進行了象徵性的部署，而R-7的主要作用變成了宣傳武器和航天運載工具（從R-7衍生出了龐大的火箭家族，包括衛星號、東方號、聯盟號和閃電號）。同時，研製一種可以真正投入實戰使用以對美國構成威懾的洲際飛彈的任務，被分配給了米哈伊爾·庫茲米奇·揚格利領導的第586特種設計局（南方設計局的前身，位於烏克蘭第聶伯羅彼得羅夫斯克）。通過研製R-16洲際飛彈，揚格利打破了科羅廖夫對蘇聯火箭部隊和航天部門的壟斷。
為了克服R-7的缺點，R-16採用了可貯存的液體推進劑：四氧化二氮/偏二甲肼。使用這種推進劑組合的飛彈可以在加注後持續部署，從而實現了隨時可發射的狀態（但加注狀態只能維持30天，因當時尚未解決推進劑對貯箱的劇烈腐蝕作用）。同時，與結構複雜、體積龐大的R-7不同，R-16的設計更為緊湊，可以實現地下井部署，從而大大提升了飛彈的生存能力。另外，R-16在彈體中集成了飛行控制單元，從而不再需要R-7所必需的眾多地面控制站對飛彈的飛行軌道進行糾正。
揚格利的設計局在可貯存液體推進劑方面擁有較多經驗（通過研製R-12和R-14兩種中程彈道飛彈）。R-16被設計成一種兩級液體彈道飛彈，用鋁鎂合金製造彈體，擁有一個細長的推進劑貯箱。研製工作在1956年獲蘇聯政府批准，1957年基本設計方案完成。為了試驗飛行，在拜科努爾航天發射場為R-16修建了地面發射設施（41號發射陣地的兩個發射工位，代號舍克斯納-N）。但是最終的目標是實現地下井發射。在蘇聯部長會議副主席烏斯季諾夫的協調下，列寧格勒的TsKB-34設計局開始為R-16開發地下發射設施（舍克斯納-V），而南方設計局則發展適用於地下發射的飛彈。地下發射的R-16被稱為R-16U（生產代號8K64U），相對於基礎型號進行了一些改進。兩種發射系統的代號都是“舍克斯納”（Шексна́，俄羅斯一條河流的名字）。地下井發射系統的設計方案在涅傑林災難發生後才完成。
服役事件
事故
1990年11月，蘇聯《星火》周刊第一次公開1960年一枚飛彈爆炸真相，蘇聯飛彈部隊司令員涅傑林元帥當場喪生，發射台上的人員全部罹難，現場生物蕩然無存，只有一位火箭設計員楊格爾因要吸菸離開發射台，幸免於難。
這枚定名為“R16”的飛彈，原定在1960年10月23日發射。當天，已經用大吊車將它直立在發射場地，可是，經專家檢查，發現引擎電路安得不妥，燃料滲漏到鍋爐泵部分，因此推遲了升空的時間，有關人員把閘門拆去，就地替這枚裝滿燃料的火箭進行燒焊修補工作。這種做法，嚴重違反了安全操作規程，因為火箭在直立以後，它的引擎只能在24小時內作正常的操作，超過這個期限進行操作，就會出事故。
發射場內的工作人員進行通宵搶修，到10月24日，在“R16”飛彈升空限期之前30分鐘，工作人員還在搶修一具配電器，不料，還未到時候，飛彈的第二節引擎突然被點燃，頓時噴出火焰，接著又波及第一節的燃料缸，遂引起大火和爆炸。火箭發出烈焰，把周圍的一切都吞噬了，在場人員驚惶走避，爭相逃往汽車及裝備所在地，可是，去路已被火舌燒熔，無路可逃，終於全部葬身火海。
事件發生兩天以後，蘇聯政府才在報紙上刊登了一則官方訃聞說，蘇聯飛彈司令員涅傑林元帥在撞機事件中殉職，隻字不提事件的經過和傷亡情況。
現況
在事故發生後，R-16的開發工作繼續進行。1961年1月27日進行了第2次試射。飛彈成功點火升空，但由於導航系統故障而偏離預定彈道，最後墜落於西伯利亞的托木斯克附近，僅僅飛行了520千米。又經過數次不成功的試射後，R-16終於在1961年10月完成了飛行試驗。隨之而來的是地下井發射型號R-16U的發射試驗，在這些試射中遊動發動機總出問題，但最後獲得了解決。第一支裝備R-16U的火箭部隊於1963年進入戰鬥值班。在1965年部署高峰時，蘇聯共擁有186個R-16發射系統，分別屬於8個火箭團，其中大約有三分之一是地下井。飛彈被以3個一組的方式進行部署，即每3個發射井共用一個燃料添加裝置和指揮中心，以節約經費，這樣做的缺點是在遭到敵人核攻擊時飛彈會由於密集部署而加重損失。
古巴飛彈危機爆發時，R-16可能是蘇聯手中唯一的王牌。後來蘇聯開發了更好的洲際飛彈，R-16就顯得非常無用，只有在美蘇進行第一次限制戰略武器會談（SALT I）時被拿出來當作討價還價的道具。全部已部署的飛彈在1972年~1976年間退役。
1966年，揚格利提議分別以R-14、R-16和R-36飛彈為基礎研製一系列航天發射用運載火箭。以R-16為基礎的火箭被稱為旋風-1，其設計思路是在R-16的兩級彈體上加裝一個C5M上面級。這種火箭最後被取消，但它卻占用了旋風號系列中的一個編號。
性能數據
| 生產國家 | 蘇聯 |
| 研製單位 | OKB-586（南方設計局） |
| GRAU代號 | 8K64；R-16U為8K64U |
| 北約代號 | SS-7 鞍工 |
| 首飛 | 1961年 |
| 正式服役時間 | 1962年－1974年 |
| 外形和質量參數 | |
| 全長 | 攜帶重型核戰鬥部：30.44~31米 攜帶輕型核戰鬥部：34.3米 |
| 最大直徑 | 3米 |
| 起飛質量 | 140600~141200千克 |
| 不含推進劑質量 | 10600千克 |
| 性能參數 | |
| 射程 | 攜帶8F17戰鬥部：13000千米 攜帶8F115戰鬥部：11000千米 攜帶8F116戰鬥部：10500千米 |
| CEP | 2700米 |
| 發射準備時間 | 約20分鐘 |
| 貯存期限 | 30天（加注推進劑後） |
| 發射方式 | 地面發射/地下井發射（僅R-16U） |
| 第一級 | |
| 名稱 | 8S81（R-16U為8S81U） |
| 長度 | 14.5米（含級間段為16.8米） |
| 直徑 | 3米 |
| 發動機 | 3台RD-218 |
| 推進劑 | AK-27I（四氧化二氮）/偏二甲肼 |
| 姿態控制 | 1台RD-68遊動發動機 |
| 第二級 | |
| 名稱 | 8S82（R-16U為8S82U） |
| 長度 | 10.8米 |
| 發動機 | 1台RD-219 |
| 推進劑 | AK-27I（四氧化二氮）/偏二甲肼 |
| 姿態控制 | 1台RD-69遊動發動機 |
| 戰鬥部 | |
| 戰鬥部型號 | 8F17 8F115 8F116 |
| 戰鬥部質量 | 8F17：1475~1500千克 8F115：2175千克 8F116：2200千克 |
| 核戰鬥部當量 | 8F17：300萬噸TNT 8F115：500萬噸TNT 8F116：600萬噸TNT |
