Создание первой советской авиационно-ракетной системы дальнего действия "Комета" развернулось в 1947 году. Крылатую ракету КС-1 (по тогдашней терминологии "Крылатый снаряд-1") разрабатывало ОКБ Микояна под самолет-носитель Ту-4. На самолете монтировалась РЛС поиска, обнаружения, захвата и автосопровождения цели "Кобальт", а также аппаратура радиоуправления ракеты. После обнаружения цели станция переводилась в режим захвата и сопровождения. После пуска КС-1 летел по радиокомандам оператора, а с момента захвата цели радиолокационной пассивной головкой, работавшей по отраженному лучу самолетной РЛС, он переходил на самонаведение.

Успешные испытания бомбардировщика Ту-16 позволили применить его в качестве носителя уже отработанного ракетного комплекса. Модернизированная противокорабельная авиационно-ракетная система дальнего действия получила обозначение Ту-16КС. Экипаж носителя возрос до семи человек. Герметичную кабину оператора разместили в бомбовом отсеке. Испытания самолета начались в августе 1954 года и в начале следующего года было принято решение о принятии комплекса на вооружение.

Модернизация ракеты КС-1 шло по двум направлениям: совершенствование системы наведения и оснащение ракеты более перспективным реактивным двигателем на жидком топливе. Новая система наведения на базе РЛС "Рубин-1" получила название "Рубикон". Самолет Ту-16КСР, оснащенный новой системой, вышел на испытания в конце 1958 года. Результаты этих испытаний стали основой для создания комплексов К-16 и К-11, отличавшихся системами наведения.

В системе К-16 впервые в СССР был применен метод дальнего самонаведения крылатых ракет. Сразу после пуска ракеты самолет мог отворачивать от цели, кроме этого отпала необходимость в специальном операторе наведения. Основой комплекса был самолет-снаряд КС-2 с ЖРД типа С5-6. Он был выполнен по нормальной самолетной схеме среднеплана со стреловидным крылом и стреловидным хвостовым оперением, и мог оснащаться различными типами боеголовок. Переоборудованные самолеты назывались Ту-16КСР-2 или Ту-16К-16. Систему приняли на вооружение в 1961 году.

К практическому освоению ракетного комплекса Ту-16К-16 части авиации ВМФ приступили в феврале 1963 года. Первые пуски КСР-2 производились на полигоне в Каспийском море. Поиск цели начинался с 350км, дальность пуска составляла около 150км. Первые пуски выполнялись с высоты не менее 4000м, только в 1967 году удалось снизить высоту пуска ракет до 500м, что повышало вероятность дохода ракет до цели, прикрываемой силами и средствами ПВО. При этом минимальная дальность пуска составляла 70-80км.

Комплекс К-16 имел и ряд недостатков: подверженность электронным помехам, дальность пуска зависела от метеоусловий, ракета имела относительно небольшую скорость и дальность, подготовка и заправка ракеты оставалась сложной.

С появлением ракет КСР-11 с пассивной головкой самонаведения, предназначенных для поражения работающих РЛС, самолеты Ту-16К-16 были доработаны для пуска и этих ракет. На самолете установили блоки станции радиотехнической разведки и целеуказания с антенной в носовой части, а для сохранения центровки демонтировали носовую пушку АМ-23. Новый ракетоносец получил обозначение Ту-16К-11-16 и мог нести две ракеты КСР-2 или КСР-11, либо их сочетание. Тактический радиус полёта Ту-16К-11 с двумя ракетами составлял 1900км. Всего в ракетоносцы Ту-16К-11-16 было доработано около 450 самолетов.

В 1961 году на вооружение был принят комплекс К-10, базировавшийся на самолетной радиолокационной станции ЕН с дальностью обнаружения цели порядка 400км и предназначенный для уничтожения крупных надводных целей. Характерной особенностью полета К-10С к цели являлось маневрирование в горизонтальной и вертикальной плоскостях. После отцепки от носителя на расстоянии 190км от цели ракета сначала шла горизонтально в луче РЛС самолета, на дистанции около 100км ракета снижалась на высоту 1000м и после захвата цели на расстоянии 10-16км выходила на объект атаки на высоте в несколько метров, нанося удар в борт или по подводной части корабля.

В носовой части фюзеляжа Ту-16, на месте фонаря и кабины штурмана расположили антенну обнаружения и сопровождения цели, а антенну наведения ракеты разместили под кабиной пилотов. Штурмана вместе с навигационным оборудованием переместили на место штурмана-оператора. Рабочее место оператора станции ЕН расположили в грузоотсеке в гермокабине. Новое подвесное устройство позволяло транспортировать ракету в полуутопленном положении, а перед пуском выдвигать ее вниз. После схода ракеты грузоотсек закрывался створками, убиравшимися при подвешенной К-10С внутрь. С самолета демонтировали носовую артустановку, вместо кормовой пушечной установки могли установливаться станции помех.

Испытания выявили, что реальная дальность боевого применения К-10С по сравнению с КС-1 не увеличилась. Постановлением о принятии системы К-10 на вооружение предписывалось увеличить дальности пуска ракеты до 300-350км и снизить высотность ее применения. Решить обе задачи сразу оказалось довольно сложно. Вариант комплекса, приспособленный для применения с малых высот 500-600м, был создан в 1963 году и получил обозначение К-10Н, а его носитель - Ту-16К-10Н. Обозначение Ту-16К-10Д получил вариант комплекса с увеличенной дальностью.

Создание авиационно-ракетного комплекса дальнего действия К-26 развернулось в 1962 году. Он предназначался для поражения морских и наземных целей, а также работающих РЛС. В состав комплекса вошли: носитель Ту-16К-26, крылатые ракеты КСР-5 с обычной или ядерной боевой частью или КСР-11, система управления "Взлет". Ракета КСР-5 представляла собой среднеплан с треугольным крылом и цельноповоротным хвостовым оперением. На ракету устанавливался двухкамерный ЖРД типа С5-35. Двигатель запускался через 3с после отцепки, ракета переходила в автономный полет, а самолет мог возвращаться на аэродром.

Ракета КСР-5 получилась очень удачной, во многом превосходящей другие ракеты аналогичного назначения. Вслед за основным вариантом КСР-5 была создана противорадиолокационная модификация этой ракеты с пассивной головкой самонаведения, получившая обозначение КСР-5П. Комплекс К-26П обеспечивал с одного захода пуск двух КСР-5П по одной цели, а также пуск двух КСР-5П по двум целям. Система была принята на вооружение в 1973 году.