Pojazdy systemu S-300WM, od lewej wyrzutnia 9A83M i wóz odpalająco-załadowczy 9A84M.
Niezależnie od tego potrzeba zwalczania mniejszych – operacyjnych i taktycznych – pocisków balistycznych, które w międzyczasie zaczęły osiągać odległości rzędu 1000 km, stawała się coraz bardziej paląca. W ZSRR przeprowadzono serię symulacji i testów poligonowych, które wykazały, że możliwe jest przechwytywanie takich celów z użyciem pocisków systemów S-75 Dwina i 3K8/2K11 Krug, ale do osiągnięcia zadowalającej skuteczności należałoby skonstruować udoskonalone rakiety o większej prędkości lotu. Głównym problemem okazały się jednak ograniczone możliwości aparatury radiolokacyjnej, dla której pocisk balistyczny był celem zbyt małym i zbyt szybkim. Wniosek był oczywisty – do zwalczania rakiet balistycznych trzeba stworzyć nowy system przeciwrakietowy.
Załadunek pojemnika transportowo-startowego 9Ja238 z pociskiem 9M82 na wóz 9A84.
Już w ramach realizowanego w latach 1958–1959 programu badawczego Szar rozważano możliwości zapewnienia obrony przeciwrakietowej zgrupowań wojsk lądowych. Uznano za celowe opracowanie przeciwrakiet dwóch typów – o zasięgu 50 km i 150 km. Pierwsza miałaby służyć głównie do zwalczania samolotów i rakiet taktycznych, a druga do rażenia pocisków taktyczno-operacyjnych i szybkich, kierowanych pocisków „powietrze–ziemia”. Od systemu wymagano: wielokanałowości, zdolności do wykrywania i śledzenia celów o rozmiarach głowic rakiet, wysokiej mobilności i czasu reakcji rzędu 10–15 s.
W 1965 r. zainicjowano kolejny program badawczy, który otrzymał kryptonim Prizma. Wymagania wobec nowych pocisków uściślono: większy, naprowadzany metodą kombinowaną (komendowo-półaktywnie), o masie startowej 5–7 t, miał zwalczać pociski balistyczne, a naprowadzany komendowo, o masie startowej rzędu 3 t, samoloty.
Obydwa, skonstruowane w OKB „Nowator” ze Swierdłowska (obecnie Jekaterynburg) pociski – 9M82 i 9M83 – były dwustopniowe i różniły się przede wszystkim wielkością silnika pierwszego stopnia. Zastosowano jeden typ głowicy bojowej o masie 150 kg i kierunkowym działaniu. Z racji dużej masy startowej zdecydowano się odpalać pociski pionowo, aby uniknąć konieczności instalacji ciężkich i skomplikowanych układów naprowadzania wyrzutni w azymucie oraz elewacji. Wcześniej stosowano takie rozwiązanie w przypadku pocisków przeciwlotniczych obrony powietrznej pierwszej generacji (S-25), ale ich wyrzutnie były stacjonarne. Na wyrzutni miały być montowane dwa „ciężkie” lub cztery „lekkie” pociski w pojemnikach transportowo-startowych, co wymagało zastosowania specjalnych pojazdów gąsienicowych Obiekt 830 o nośności ponad 20 t. Skonstruowano je w Zakładach Kirowskich w Leningradzie z wykorzystaniem elementów układu jezdnego czołgu T-80, ale z napędem w postaci wysokoprężnego silnika A-24-1 o mocy 555 kW/755 KM (odmiana silnika W-46-6 zastosowanego w czołgach rodziny T-72).
Odpalenia mniejszego pocisku odbywały się od końca lat 70., a pierwsze przechwycenie realnego celu aerodynamicznego miało miejsce na poligonie w Embie w kwietniu 1980 r. Przyjęcie na uzbrojenie systemu (ros. komplieks) przeciwlotniczego i przeciwrakietowego 9K81 w uproszczonej postaci S-300W1, tylko z wyrzutniami 9A83 z „małymi” pociskami 9M83 nastąpiło w 1983 r. S-300W1 był przeznaczony do zwalczania samolotów i środków bezzałogowych na dystansie do 70 km i w zakresie wysokości lotu od 25 do 25 000 m. Mógł przechwytywać także pociski „ziemia–ziemia” o zasięgu do 100 km (prawdopodobieństwo zniszczenia takiego celu jedną rakietą wynosiło ponad 40%). Zwiększenie intensywności ognia uzyskano poprzez stworzenie możliwości odpalania pocisków także z pojemników przewożonych na pojazdach transportowo-załadowczych 9A85 na analogicznych nośnikach gąsienicowych, które otrzymały w związku z tym nazwę pojazdów odpalająco-załadowczych (PZU, pusko-zarjażajuszczaja ustanowka). Produkcja komponentów systemu S-300W miała bardzo wysoki priorytet, rocznie w latach 80. dostarczano np. ponad 600 pocisków.
Po przyjęciu na uzbrojenie rakiet 9M82 i ich wyrzutni 9A82 oraz PZU 9A84, co nastąpiło w 1988 r., ukształtowała się docelowa struktura dywizjonu (ros. sistiema) 9K81. Składał się z: baterii dowodzenia ze stanowiskiem dowodzenia 9S457, radarami obserwacji okrężnej 9S15 Obzor-3 i sektorowej 9S19 Imbir oraz czterech baterii ogniowych, których radary śledzenia celów 9S32 mogły być oddalone od stanowiska dowodzenia dywizjonu nawet o ponad 10 km. W każdej baterii znajdowało się do sześciu wyrzutni i sześciu PZU (zwykle cztery 9A83 i dwie 9A82 z odpowiadającą im liczbą PZU 9A85 i 9A84). Dodatkowo dywizjon miał baterię techniczną z wozami obsługi sześciu typów i samochodami 9T85 transportującymi pociski. Dywizjon liczył do 55 pojazdów gąsienicowych i ponad 20 ciężarówek, ale mógł odpalić z minimalnym interwałem czasowym aż 192 pociski – równocześnie mógł ostrzeliwać 24 cele (po jednym na wyrzutnię), na każdy z nich można było naprowadzić po dwa pociski z interwałem odpaleń od 1,5 do 2 s. Liczba przechwytywanych symultanicznie celów balistycznych była ograniczona możliwościami stacji 9S19 i wynosiła maksymalnie 16, ale pod warunkiem, że połowa z nich była przechwytywana przez pociski 9M83, zdolne do niszczenia pocisków o zasięgu do 300 km. W razie konieczności każda bateria mogła działać samodzielnie, bez kontaktu z baterią dowodzenia dywizjonu, lub otrzymywać dane o celach bezpośrednio od systemów dowodzenia wyższego szczebla. Nawet wyeliminowanie z walki bateryjnej stacji 9S32 nie obezwładniało baterii, gdyż do odpalania pocisków wystarczała w miarę dokładna informacja o celach pochodząca z dowolnego radiolokatora. W razie zastosowania silnych zakłóceń aktywnych możliwe było wspomaganie pracy radarów 9S32 przez radary SD dywizjonu, które podawały dokładną odległość do celów, pozostawiając szczeblowi baterii jedynie ustalenie azymutu i kąta elewacji celu.
Co najmniej dwa, a maksimum cztery dywizjony tworzyły brygadę obrony powietrznej wojsk lądowych. Jej stanowisko dowodzenia składało się ze zautomatyzowanego systemu dowodzenia 9S52 Poljana-D4, punktu kierowania zespołem radiolokatorów, węzła łączności i baterii osłony. Wykorzystanie systemu Poljana-D4 zwiększało o 25% skuteczność działania brygady w porównaniu z samodzielnym operowaniem jej dywizjonów. Struktura brygady była bardzo rozbudowana, ale też w pełnym składzie mogła ochraniać front o szerokości do 600 km na głębokość 600 km, czyli teren większy od obszaru Polski!
Zgodnie ze wstępnymi założeniami, tak miały być zorganizowane brygady najwyższego szczebla, czyli okręgu wojskowego, a na czas wojny – frontu, czyli grupy armii. Potem zamierzano przezbroić brygady armijne (niewykluczone, że brygady frontowe miały składać się z czterech dywizjonów, a armijne z trzech). Pojawiły się jednak głosy, że głównym zagrożeniem dla wojsk lądowych ciągle są i długo pozostaną samoloty oraz rakiety skrzydlate, a do ich zwalczania pociski systemu S-300W są po prostu za drogie. Wskazywano, że lepiej uzbrajać brygady armijne w systemy Buk, tym bardziej, że mają ogromny potencjał modernizacyjny. Pojawiały się także głosy, że skoro S-300W wykorzystuje pociski dwóch typów, to i do Buka można opracować wyspecjalizowaną antyrakietę. Rozwiązanie to zrealizowano jednak w praktyce dopiero w drugiej dekadzie XXI wieku.
