В соответствии с Постановлением 1959 г. дальность комплекса С-200 задавалась на уровне менее 100 км, что существенно уступало заявленным показателям американского ЗРК «Найк-Геркулес». Для расширения зоны поражения отечественных ЗРК в соответствии с Решением ВПК № 136 от 12 сентября 1960 г. предусматривалось использовать возможность наведения ракет на цель на пассивном участке траектории, после окончания работы двигателя ее маршевой ступени. Так как бортовой источник питания работал на тех же компонентах топлива, что и двигатель ракеты, для увеличения продолжительности работы его турбогенератора пришлось доработать топливную систему. Это дало хорошее обоснование для увеличения запаса топлива с соответствующим утяжелением ракеты с 6 до 6,7 т и некоторым наращиванием ее длины. В 1961 г. была изготовлена первая усовершенствованная ракета, получившая наименование В-860П (изделие «1Ф»), а в следующем году предусматривалось прекратить производство ракет В-860 в пользу нового варианта. Впрочем, планы выпуска ракет на 1961 и 1962 гг. срывались из-за того, что рязанский завод № 463 не освоил к этому времени производство ГСН. В основу задуманной в ЦНИИ-108 и доводившейся уже в КБ-1 головки самонаведения ракеты были заложены не самые удачные конструктивные решения, что и определило большой процент брака на производстве и множество аварий в процессе пусков.
В начале 1962 г. на полигоне были произведены облеты установленных на вышках средств системы С-200 истребителем МиГ-15, которые проводил летчик-испытатель летной части КБ-1 В.Г. Павлов (лет за десять до того участвовавший в испытаниях пилотируемого варианта авиационного противокорабельного самолета-снаряда КС). При этом обеспечивались минимальные расстояния между самолетом и отрабатываемыми элементами ракеты, небезопасные при летной отработке на двух сближающихся самолетах. Павлов на сверхмалой высоте проходил буквально в нескольких метрах от деревянной вышки с радиовзрывателем и ГСН. Его самолет шел с различными углами крена, имитируя возможные сочетания угловых положений цели и ракеты.
Постановлением от 24 апреля 1962 г. №382-176 наряду с дополнительными мероприятиями по ускорению работ были заданы уточненные требования к основным характеристикам системы в части возможности поражения целей типа Ту-16 на дальностях 130... 180 км.
В мае 1962 г. были полностью завершены автономные испытания РПЦ и его совместные испытания со средствами стартовой позиции. На первом этапе летных испытаний ракет с ГСН, успешно начатом 1 июня 1962 г., головка самонаведения работала в «пассажирском» режиме, отслеживая цель, но не оказывая никакого влияния на автономно управляемый автопилотом полет ракеты. Комплексный имитатор цели (КИЦ), забрасываемый на большую высоту метеорологической ракетой, используя собственный передатчик, переизлучал зондирующий сигнал РПЦ со сдвигом по частоте на «доплеровскую» составляющую, соответствующую изменению частоты отраженного сигнала при имитируемой относительной скорости приближения цели к РПЦ.
Первый пуск ракеты с управлением от ГСН в замкнутом контуре наведения провели 16 июня 1962 г. В июле и августе состоялись три успешных пуска в режиме самонаведения ракеты на реальную цель. В двух из них в качестве мишени использовался комплексный имитатор цели КИЦ, при этом в одном из пусков было достигнуто прямое попадание. В третьем пуске в качестве самолета-мишени использовался Як-25РВ. В августе пуском двух ракет были завершены автономные испытания средств стартовой позиции. Далее на протяжении осени было проверено функционирование ГСН по контрольным целям - МиГ-19М, парашютной мишени М-7 и по высотной цели - Як-25РВМ. Позднее, в декабре, автономным пуском ракеты была подтверждена совместимость оборудования стартовой позиции и РПЦ. Но, по-прежнему, основной причиной низкого темпа испытаний системы были задержки в производстве ГСН из-за ее недоведенности, проявившейся прежде всего в недостаточной виброустойчивости высокочастотного гетеродина. В 31 пуске, проведенном с июля 1961 г. по октябрь 1962 г., ГСН было укомплектовано только 14 ракет.
В этих условиях А.А. Расплетин принял решение по организации работ по двум направлениям. Предусматривалась, с одной стороны, доработка существующей головки самонаведения, а с другой - создание новой ГСН, более пригодной для крупносерийного производства. Но и доработка существующей ГСН 5Г22 из комплекса «лечебных» мероприятий трансформировалась в основательное переформирование структурной схемы ГСН с внедрением вновь спроектированного виброустойчивого генератора, работающего на промежуточной частоте. Другая, принципиально новая головка самонаведения 5Г23 стала собираться уже не из «россыпи» множества отдельных радиоэлектронных элементов, а из четырех предварительно отлаженных на стендах блоков. В этой напряженной обстановке Высоцкий, с самого начала возглавлявший работы по ГСН, в июле 1963 г. ушел из КБ-1.
В связи с задержками с поставкой ГСН было проведено более полутора десятков пусков нештатных ракет В-860 с радиокомандной системой управления. Для передачи команд управления использовалась наземная станция наведения ракет РСН-75М комплекса С-75. Эти испытания позволили определить показатели управляемости ракеты, уровни перегрузок, но возможности наземной аппаратуры управления ограничивали дальность управляемого полета.
В условиях основательного отставания работ от первоначально заданных сроков в 1962 г. подготовили дополнительное технико-экономическое обоснование разработки С-200. Эффективность полка С-75 трехдивизионного состава приближалась к соответствующему показателю группы дивизионов системы С-200, при этом территория, прикрываемая новой системой, многократно превышала зону, контролируемую полком С-75.
В 1962 г. началась наземная отработка стартовых двигателей 5С25 на смесевом топливе. Но, как показал дальнейший ход событий, использованное в них топливо не обладало стабильностью при низких температурах. Поэтому люберецкому НИИ-125 под руководством Б.П.Жукова было поручено разработать новый заряд из баллиститного топлива РАМ-10К для эксплуатации ракеты при температурах от -40 до +50°С. Созданный в результате этих работ двигатель 5С28 в 1966 г. был передан в серийное производство.
К началу осени 1962 г. на полигоне уже находились два РПЦ и две кабины К-3, три ПУ и кабина К-9 командного пункта, РЛС обнаружения П-14 «Лена», что позволяло перейти к отработке взаимодействия этих элементов системы в составе группы дивизионов. Но к осени еще не были завершены программы автономных испытаний ЗУР и заводских испытаний РПЦ.
В дальнейшем на полигон были доставлены средства еще одного огневого канала, на этот раз со всеми шестью пусковыми установками и кабиной К-9. Для целеуказания использовали РЛС П-14 и новый мощный радиолокационный комплекс П-80 «Алтай». Это позволило перейти к испытаниям С-200 с приемом информации от штатных средств радиолокационной разведки, выработкой целеуказаний кабиной К-9 и стрельбой по одной цели несколькими ракетами.
Но и к лету 1963 г. все еще не были завершены пуски в замкнутом контуре управления. Задержки определялись отказами ГСН ракеты, проблемами с новым двухканальным взрывателем, а также выявившимися конструктивными недоработками в части разделения ступеней. В ряде случаев ускорители и седьмой отсек не отделялись от маршевой ступени ракеты, а иногда ракета разрушалась при разделении ступеней или же в первые секунды после его завершения - автопилот и органы управления не справлялись с полученными угловыми возмущениями, бортовая аппаратура «выбивалась» мощным виброударным воздействием. В порядке «лечения» ранее принятой схемы в ходе летной отработки был внедрен специальный механизм, обеспечивающий одновременное отделение диаметрально противоположных стартовых ускорителей. Конструкторы ОКБ-2 отказались от больших шестиугольных стабилизаторов, закрепленных по «X»-образной схеме на седьмом отсеке. Вместо них на стартовых двигателях установили по «+»-образной схеме стабилизаторы значительно меньших размеров. Для отработки отделения стартовых ускорителей в 1963 г. провели несколько автономных пусков ракет, вместо штатной жидкостной двигательной установки укомплектованных твердотопливным двигателем ПРД-25 от ракеты К-8М.