Официально К-55 приняли на вооружение 21 января 1969 г. под наименованием Р-55 в составе системы вооружения самолета Су-9. Ракеты серийно выпускались с 1967 по 1976 г. на заводе №455 под индексом «изделие 67».

Однако дальнейшее создание все новых модификаций ракеты К-5, спроектированной еще в самом начале 1950-х гг. и впитавшей в себя немало признаков «первого блина», становилось бесперспективным. Кроме того, в области разработки ракет «воздух—воздух» уже лет десять конкурировали две намного более мощные проектные организации — КБ завода №134 и ОКБ-4 (в дальнейшем — КБ «Молния»). Так что эта экологическая ниша для подмосковных конструкторов оказалась уже занятой. Напротив, тактическими ракетами «воздух—земля» у нас всерьез никто не занимался.

В техническом предложении, разработанном сотрудниками «микояновской» фирмы во главе с начальником комплекса вооружения самолетов Вадимом Георгиевичем Кореньковым при участии группы ученых из НИИ-2 Минавиапрома (ныне ГосНИИАС) во главе с Р.Д. Кузьминским, предусматривалось создание столь необходимой ракеты «воздух—земля» по принципу «из кубиков», с использованием ряда систем и агрегатов уже серийно выпускавшихся изделий. Одобренные коллегией Минавиапрома материалы технического предложения передали конструкторам завода №455. Ракета получила открытое название «изделие 66», которое как бы совпало с действительным обозначением Х-66.

Официально работы начались по приказу министра авиапромышленности П.В. Дементьева от 12 марта 1966 г. Этим же приказом при калининградском заводе было сформировано опытное конструкторское бюро (ОКБ, не путать с созданным лет за десять до того и продолжавшим функционировать СКБ!). В последующие годы ОКБ приобрело открытое наименование КБ «Звезда» и функционировало то самостоятельно, то объединяясь с КМЗ «Стрела». Главным конструктором был определен Юрий Николаевич Королев, его первым заместителем — В.Г. Кореньков, переведенный из микояновской организации в калининградское КБ. Впрочем, и Ю.Н. Королев также до 1961 г. работал в микояновском ОКБ-155.

Поскольку требовалось подключение к созданию элементов ракеты и других министерств, организацию разработки в целом определило Решение Военно-промышленной комиссии от 22 мая 1966 г.

В части важнейшего для ракетного комплекса элемента — системы управления и наведения — за основу была взята все та же добрая старая К-5 в слегка модернизированной версии К-51. Применявшаяся в ней система наведения по лучу РЛС, в принципе, обеспечивала пуск ракет по любым целям. Практически это было подтверждено в 1963 г. четырьмя экспериментальными пусками ракет К-51 с МиГ-21 по наземным объектам в режиме «закрепленного луча» с использованием штатного коллиматорного прицела ПКИ. Однако, как было отмечено в акте по результатам испытаний вооружения самолета МиГ-21ПФМ РС-2УС, штатное применение этих ракет в режиме «воздух—земля» не имело перспективы из-за недостаточной точности попаданий при маломощной боевой части, весящей всего 13 кг.

К этому времени ракетами семейства К-5 оснащались не только явно устаревшие МиГ-17ПФУ, МиГ-19ПМ или не имевший отношения к фронтовой авиации перехватчик ПВО Су-9, но и наиболее массовый из выпускаемых в 1960-е гг. МиГ-21 начиная с модификации МиГ-21ПФМ, впервые оснащенной РЛС РП-21 (ЦД-30Т).

Наведение ракеты Х-66 на цель производилось по лучу самолетной радиолокационной станции РП-21, работавшей в режиме конического сканирования и создававшей с помощью модулирования излучения систему координат, необходимую для осуществления управления ракетой. Аппаратура радиоуправления ракетой представляла собой два идентичных независимых канала, которые обеспечивали выработку необходимых сигналов управления движением ракеты в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Бортовая аппаратура ракеты осуществляла управление и стабилизацию в плоскостях управления, а также стабилизацию по оси крена.

В процессе атаки летчик пилотировал самолет таким образом, что цель оказывалась на метке в центре прицела и, соответственно, зафиксированного луча бортовой РЛС. При достижении разрешенной дальности производился пуск. До момента попадания в цель требовалось удерживать отметку от цели в центре прицела. В процессе наведения аппаратура ракеты осуществляла прием сигнала РЛС, работающей в режиме конического сканирования. При отходе ракеты от оси равносигнальной зоны амплитуда сигнала менялась в соответствии с величиной отклонения. Модулирование сигнала самолетной РЛС позволяло бортовой аппаратуре ракеты определить направление отклонения от равносигнальной зоны («вверх-вниз», «вправо-влево»). Вырабатываемый приемной радиоаппаратурой сигнал рассогласования поступал на элементы автопилота, в результате чего осуществлялось возвращение ракеты в равносигнальную зону.