Решение руководства ГИРД о развертывании работ по КР было принято после прекращения работ по ракетоплану РП-1, общее руководство работами по теме крылатых ракет осуществлял С.П. Королев. Первой советской КР стала «геометрически подобная модель» ракетоплана РП-1, получившая название КР 06, она выполнялась в двух модификациях – 06/I и 06/2, испытания их проводились в 1934 г. Затем в разработке появились КР 212, 216, 301 (все с ЖРД), 217/1 и 217/2 (обе с пороховым двигателем). Крылатые ракеты 212 и 216 относились к классу «земля – земля», 301 – к классу «воздух – воздух», а 217/1 и 217/2 – к классу «земля – воздух». Создание крылатых ракет велось по тактико-техническому заданию Главного управления ВВС и Управления связи Красной армии.
Крылатая ракета 06/I оснащалась спирто-кислородным ЖРД 09 с максимальной тягой 50 кгс, вес ракеты составлял 30 кг. Взлет ракеты осуществлялся с горизонтальных направляющих. После взлета траекторию ракеты отслеживало управляющее устройство, которое по заданной временной программе отклоняло рули высоты. Однако летные испытания ракеты в мае 1934 г. выявили неудовлетворительную устойчивость ракет 06/I. Поэтому у следующего варианта крылатой ракеты, 06/III (позже получившей обозначение 216), кроме руля высоты были предусмотрены элероны. Специально для этой ракеты в РНИИ был разработан гироскопический автомат ГПС-2 на две степени свободы.
КР 216 выполнялась по обычной самолетной схеме с высокорасположенным крылом и оснащалась спирто-кислородным ЖРД 02 (модификация двигателя ОР-2) и автоматом стабилизации ГПС-2. Руль представлял собой плоскость, качающуюся относительно шарнира, на концах плоскости были закреплены два неподвижных киля. Окислитель заливался в трубчатые баки, являвшиеся лонжеронами крыла, горючее заливалось в цилиндрический бак, расположенный в нижней части фюзеляжа. Подача топлива в ЖРД, расположенный в хвостовой части фюзеляжа, и питание пневмосистемы автомата стабилизации осуществлялись сжатым воздухом от баллонов. В носовой части КР устанавливалась автоматика и боевая часть. Взлет ракеты осуществлялся с помощью ракетной тележки, оснащенной одним или тремя РДТТ, скользившей по рельсовым направляющим длиной 60 м. В 1936 г. проводились летные испытания четырех опытных образцов КР 216. Во время испытаний с 9 мая по 4 ноября 1936 г. только две ракеты нормально взлетели с тележки; после взлета одна из них, видимо из-за неисправности автопилота, пошла на мертвую петлю, а вторая устойчиво поднялась по наклонной прямолинейной траектории до высоты ~ 500 м, но затем при работающем двигателе свалилась на правое крыло.
Еще до окончания испытаний ракеты 216 было решено начать разработку более совершенной ракеты 212 с азотно-керосиновым двигателем ОРМ-65 и автопилотом ГПС-3 на три степени свободы. КР 212, которая должна была нести 30 кг взрывчатого вещества, планировалась для применения как с наземных пусковых установок, так и с тяжелых бомбардировщиков. Для авиационной модификации КР 212 предполагалось перенести крыло из среднего в верхнее положение, а киль опустить под корпус. Первый пуск ракеты 212 состоялся 29 января 1939 г., вместо боевой части помещался центровочный груз и парашют. Однако КР 212 так и осталась экспериментальной (проведено всего два пуска) и испытывалась только с наземной пусковой установки по причине ненадежной работы автоматики управления полетом. Так, например, в первом пуске ракета достигла высоты 250 м, после чего у нее преждевременно раскрылся парашют, а во втором пуске ракета сошла с курса после взлета.
Ракета 217, оснащенная РДТТ, предназначалась для поражения с земли движущихся воздушных целей. Стабилизация и управление ракетой в полете, а также приведение в действие взрывателей должно было осуществляться телемеханическими приборами при полете ее по радиолучу, а на конечном участке полета по оптическому сигналу от подсвечиваемой прожектором цели.
КР 301, запускаемая с самолетов, являлась модификацией КР 212 и первоначально предполагалась для самообороны бомбардировщиков, при старте с высоты 2 км дальность ее полета должна была составлять 10 км. Однако сложности наведения ракеты на такую маневренную цель, как истребитель-перехватчик, вынудили рассматривать вариант применения ракеты для удара по наземным неподвижным целям. В 1938 г. с борта самолета ТБ-3 было сделано несколько испытательных пусков ракет 301. Наибольшая достигнутая высота подъема составила около 1000 м, дальность полета – до 3000 м. Закончить работу по ракете 301 помешали начавшиеся в 1937 г. репрессии, которых не избежал и РНИИ. Начальник института И.Т. Клейменов и его заместитель Г.Э. Лангемак были незаконно арестованы и расстреляны, вскоре арестовали и С.П. Королева, он был приговорен к десяти годам заключения.