Другое межконтинентальное изделие ОКБ-1 — ракета Р-9А — была развернута в количестве, почти на порядок уступавшем Р-16. Морская составляющая стратегических ядерных сил не могла сравниться с возможностями вероятных противников. Советские подводные лодки несли не 16, а всего три ракеты и намного меньшей дальности. При этом большинство из них могло запускаться только после всплытия корабля-носителя из-под воды. Совсем немного шансов добраться до заокеанских целей было и у пары сотен советских стратегических бомбардировщиков.
Именно в это время родилась несколько обидная для других конструкторских коллективов присказка:
Положение резко изменилось после 1966–1967 гг., когда ежегодно на вооружение стали поступать сотни новых МБР и ракет подводных лодок второго поколения. Применение нового окислителя — азотного тетраоксида вместо азотной кислоты — позволило держать эти ракеты в постоянно заправленном состоянии, в высокой готовности к пуску. В соответствии с изменившимися взглядами на боевое применение перед конструкторами не ставилась задача размещения ракет на наземных стартах, а температурные условия эксплуатации в шахтах допускали применение азотного тетраоксида. Новые ракеты устанавливались в шахты с повышенным уровнем защиты и на подводные лодки, подобные американским. Времена менялись, и три четверти ракет нового поколения составляли изделия, спроектированные под руководством В.Н. Челомея.
На фоне новых изделий стали заметны недостатки Р-16 — неспособность к длительному постоянному пребыванию в заправленном состоянии, длительное время — 20 мин предстартовой подготовки даже из полной (наивысшей) готовности, низкая точность стрельбы, отсутствие каких-либо средств преодоления противоракетной обороны, незащищенность как наземных, так, фактически, и шахтных стартовых позиций, многолюдность личного состава, эксплуатирующего комплекс.
Впрочем, все эти недостатки были определены общим состоянием отечественного, да и мирового ракетостроения конца 1950-х гг., а не проявлением упущений днепропетровских конструкторов.
К началу 1970-х гг. МБР первого поколения Р-16 и Р-9А, размещенные на давно разведанных американскими спутниками стартовых позициях с мизерным уровнем защиты (как в наземом, так и в шахтном вариантах), уже не были пригодны для ответного удара.
При подписании в 1972 г. первого Договора по ограничению стратегических вооружений (ОСВ-1) эти ракеты были выделены в особую категорию «МБР старого типа (размещенных на позициях до 1965 г.»). Договор предусматривал возможность их снятия с вооружения с заменой на равное число новых ракет, устанавливаемых на подводных лодках. По мере наращивания численности советских подводных крейсеров стратегического назначения Р-16, как и Р-9А были к 1975–1977 гг. сняты с вооружения и уничтожены.
К этому времени Р-16 достигли предела не только морального, но и физического старения. При проведении учебно-боевых пусков ракеты довольно часто либо не трогались с места, либо, немного приподнявшись, падали на старт. Проведенный анализ показал, что причиной аварий был разрыв камер двигателя под воздействием высокочастотных колебаний. Они возникали при неодновременном начале подачи в камеру горючего и окислителя через утратившие требуемые показатели клапаны. Сказалась ползучесть металла — за годы детали клапанов, находившиеся под нагрузкой, удлинились. Практика показала, что даже «сухая» ракета может потерять работоспособность при длительной эксплуатации.
Именно Р-16 стали первым реальным противовесом заокеанской стратегической угрозе. Даже в условиях многократного численного превосходства противостоящей стороны они создали достаточный потенциал сдерживания от развязывания боевых действий. Янгелевские ракеты встали на боевое дежурство на два года раньше королевских Р-9А. А как раз на эту пару лет пришелся Карибский кризис — мир как никогда был близок к ядерной катастрофе.
Дорога в космос для Р-16 так и не открылась, хотя предложения по ракете-носителю на базе этой ракеты с дооснащением третьей ступенью были подготовлены еще в 1962 г. Трехступенчатая космическая ракета 64С5 предназначалась для выведения космических аппаратов массой до 700 кг на круговую орбиту высотой 1000 км. При вдвое большей высоте орбиты масса полезной нагрузки снижалась до 300 кг. Предполагалось, что начиная с 1969 г. по истечении гарантийного срока службы Р-16 будут переоборудоваться в носители. Однако в дальнейшем, в соответствии с уточненными планами развития группировки РВСН, дополнительное производство уже устаревших Р-16 не предусматривалось. Ранее поставленные в войска ракеты проходили ремонт, сроки службы продлевались, и они несли службу до середины 1970-х гг. Наработки по проекту 64С5 были использованы при создании в 1970-х гг. носителя 11К69 «Циклон» с втрое-вчетверо большей полезной нагрузкой на базе более совершенной МБР Р-36.