«Оса-М» полностью унифицирована с войсковым комплексом по ракете 9МЗЗ и на 70% по системам управления.
Отличительной особенностью комплекса «Оса-М» является то, что он самостоятельно может решать задачу обнаружения целей, для чего в состав СУ, кроме средств сопровождения целей, визирования ракет и подачи команд на ракеты включена радиолокационная станция, обеспечивающая обнаружение целей, летящих на высоте 3,5-4 км на дальности до 25-30 км и на больших высотах на дальности до 50 км. Координаты обнаруженной и опознанной
цели поступают на станцию сопровождения, где используются для наведения антенного поста по пеленгу и поиску цели по углу места. Благодаря совмещению режимов обнаружения и захвата цели на сопровождение в одной системе время реакции комплекса сокращается на 6-8 секунд.
В комплексе «Оса-М» возможен также прием целеуказания от корабельной системы обнаружения и целеуказания.
После схода с пусковой установки и автоматического (неуправляемого радиокомандами) полета ракета «захватывается» станцией визирования ракет, выводится на цель. Наведение ракеты с требуемой точностью осуществляется СУ с использованием командного метода управления полетом по одному из реализованных в системе методов: «трехточка» или «половинное спрямление» по воздушным целям, «трехточка» в режиме НЛЦ по низколетящим целям и метод «ф» по надводным целям.
При приближении ракеты к цели подается команда для взведения радиовзрывателя и снятия последней ступени предохранителя. По этой команде радиовзрыватель начинает излучать радиомагнитные импульсы. При определенном уровне отраженных от цели сигналов происходит подрыв боевой части. По тактико-техническим требованиям предельный радиус срабатывания взрывателя 15 м.
В случае пролета ракеты мимо цели на ракету подается команда на отключение радиовзрывателя. Ракета выводится к уровню воды и самоликвидируется подрывом боевой части от часового механизма или разрушается при ударе о воду.
Ракета 9МЗЗ одноступенчатая с двухрежимным твердотопливным двигателем. Стартовый заряд телескопический, а маршевый заряд одноканальный. Ракета скомпонована по аэродинамической схеме «утка», т. е. имеет рули в носовой части. Четыре крыла конструктивно объединены в крыльевой блок, который установлен подвижно относительно корпуса и в полете свободно вращается.
Пусковая установка комплекса «Оса-М» ЗИФ-122 разработана ЦКБ-7 под руководством В.А. Xромцова. В походном положении подъемная часть с пусковыми балками и вращающейся частью находится над палубой в специальном погребе, в котором размещен боекомплект. Направляющая балка в опущенном положении располагается вертикально. Ракеты размещаются на четырех барабанах, на каждом барабане может быть установлено по пять ракет.
При переходе в боевое положение подъемная часть ПУ поднимается вместе с двумя ракетами. После пуска первой ракеты происходит поворот барабана, обеспечивающий выход на линию заряжания очередной ракеты. После пуска второй ракеты пусковые балки автоматически становятся вертикально, поворачиваются к ближайшей паре барабанов, и подъемная часть ПУ опускается за очередными двумя ракетами. Время перезаряжания ПУ находится в пределах 16-21 секунд. Скорострельность: 2 выстрела в минуту по воздушным целям и 2,8 выстрела в минуту – по надводным. Время переноса огня на другую цель 12 секунд.
Вес ПУ без боекомплекта 6850 кг.
В 1967 году начались испытания комплекса «Оса-М» на опытном судне ОС-24 пр. 33 (бывший КР «Ворошилов»). В процессе испытаний был выявлен ряд неудачных конструктивных решений, потребовавших дополнительных исследований и доработок аппаратуры. После доработки комплекс испытывался на кораблях пр. 1124 и 1134. Испытания были завершены в 1971 году. В 1973 году ЗРК «Оса-М2 принят на вооружение ВМФ. ЗРК был установлен на кораблях пр. 1135, 1134В, 1135-1, 1143, 1144, 1234 и других. В ходе модернизации крейсеров пр. 68 бис комплекс «Оса-М2 был установлен на КР «Жданов» (пр. 68- У1) и «Сенявин» (пр. 68-У2).
В1975 году была начата модернизация комплекса, который получил наименование «Оса-МА». Минимальная высота поражения цели в модернизированном комплексе уменьшилась с 60 до 25 м.
Корабельные испытания «Осы-МА» проводились на малом противолодочном корабле пр. 1124 (тактический номер МПК- 147) на Черном море. В 1979 году комплекс «Оса-МА» был принят на вооружение.
В первой половине 80-х годов была проведена вторая модернизация комплекса с целью повышения эффективности стрельбы по низколетящим ПКР. Модернизированный комплекс «Оса-МА-2» мог поражать цели, летящие над гребнем волн на высоте от 5 метров.