Новая ЗУР 9М333 по сравнению с ракетой 9М37М имела несколько доработанные двигатель и контейнер, а также новую ГСН 9Э425 с тремя приемниками в различных спектральных диапазонах: ранее применяемых фотоконтрастном и инфракрасном, а также в помеховом диапазоне, работающим в не характерных для излучения реальных целей длинах волн 1-1,3 мкм, что позволило в дополнение ктраекторным признакам использовать и спектральные характеристики для селекции цели на фоне оптических помех.
С целью повышения эффективности поражения малоразмерных целей вместо оптического неконтактного взрывателя в ЗУР внедрили новое лазерное взрывательное устройство, выполненное на основе четырех импульсных излучателей с восьмилучевой диаграммой направленности и приемника отраженных от цели сигналов.
Боевая часть ЗУР 9М333 массой 5 кг (вместо 3 кг в ЗУР 9М37) оснащалась стержневыми поражающими элементами массой по 19 г,, большего сечения и большей длины. За счет увеличения массы разрывного заряда до 2,6 кг скорость разлета стержней была повышена до 1850 м/с. Новый автопилот обеспечивал более устойчивую работу ГСН и контура управления ЗУР в целом в различных режимах запуска ракеты и ее полета в зависимости от помеховой и фоновой обстановки заряда.
Длина ракеты увеличилась до 2,23 м, габариты контейнера – до 2,3x0,303x0,32 м. Масса контейнера с ракетой составила 70 кг. Ракеты 9М333 и 9М37М могли использоваться во всех модификациях комплекса «Стрела-10».
Комплекс обеспечивал не меньшие, чем у ЗРК 9К35М2, зону и вероятности поражения самолетов на высотах от 25 до 3500 м, летящих со скоростями до 415 м/с (до 310 м/с – вдогон), и вертолетов со скоростями полета до 100 м/с. Крылатые ракеты со скоростями до 200-250 м/с и ДПЛА со скоростями от 20 до 300 м/с поражались на высотах от 10 до 2500 м. В 9K35M3 стало возможным до пуска обеспечивать надежный захват цели головкой самонаведения ракеты 9М333 при наличии оптических помех.
Функционирование комплекса осуществлялось с использованием контрольно-проверочной машины 9В839М, машины техобслуживания 9В915 и системы внешнего электропитания 9И111.
Наиболее отличившиеся создатели комплекса «Стрела-10СВ», в том числе А.Э. Нудельман, были удостоены Государственной премии СССР.
ЗРК типа «Стрела-10СВ» поставлялись в ряд зарубежных стран (в том числе в Афганистан, Алжир, Анголу, Болгарию, Венгрию, Индию. Иорданию, Ирак, Северную Корею, Кубу, Ливию, Польшу, Сирию, Словакию, Чехию, Югославию) и использовались в военных конфликтах на Ближнем Востоке и в Африке. В частности, они применялись ливийцами в боевых действиях в Чаде. В Анголе в 1987- 1988 гг. таким ЗРК был сбит южноафриканский «Мираж F-1». В ходе боевых действий в Чаде и в Анголе несколько комплексов «Стрела-10» были захвачены противником.
В целом процесс совершенствования ЗРК семейства «Стрела-1» – «Стрела-10М» представляет собой положительный пример эволюционного развития вооружения с непрерывным наращиванием боевых возможностей, с высокой степенью преемственности и взаимозаменяемости образцов различных лет разработки. Однако с конца 1980-х гг. этот процесс, по сути дела, прервался.
С уходом на пенсию дважды Героя Социалистического Труда А.З. Нудельмана «КБ точмаш» влили в НПО «Точность», во главе которого стоял Генеральный конструктор и Генеральный директор А.Г. Шипунов, в должности главного конструктора тульского КБП бывший многолетним конкурентом Нудельмана. Несмотря на то, что совершенствование «Стрелы-10» еще имело перспективы, москвичей переключили на разработку комплексов, известных как «Пальма» и «Сосна», представлявших собой нечто вроде уменьшенной тульской «Тунгуски», но отличавшихся применением наведения по лазерному лучу вместо радиокомандной системы.
Только в начале 1990-х гг. после обретения независимости «КБ точмаш им. А.Э. Нудельмана», продолжая работу по «Пальме» и «Сосне», занялось и дальнейшей модернизацией «Стрелы-10». Была определена программа модернизации более ранних модификаций ракет с доведением их до уровня 9М333 путем замены ГСН, аппаратурного отсека, неконтактного взрывателя, боевой части и доработки контейнера. Модернизированные ракеты получили обозначение 9М35МД.