在1965年年3月11日，國防部五院一分院上報了著名的「八年四彈」地地飛彈發展規劃。而要研製地地飛彈，發動機須先行，早在1964年下半年，即在上報規劃之前，中國科研人員就開始了洲際飛彈火箭發動機的方案論證。確定了一級為單機切向搖擺的四機並聯發動機，二級為主機和四推力室組成的5機發動機方案。
從1965年洲際飛彈發動機開始設計到1982年，在17年中我國東風-5洲際飛彈發動機經歷了方案論證、初樣、試樣和設計定型4個階段。在這17年中，洲際飛彈的第一、第二級發動機進行了各類地面試車200多次，累計工作時間6萬多秒，約等於18個小時。
在長達200多次的試車中，也發生了不少趣聞軼事。例如在1965年12月，某試車臺進行火箭發動機燃燒試驗，由兩套東風三號渦輪泵供應推進劑（四氧化二氮和偏二甲肼。試驗準備工作就緒，已經拉響了試驗警報，參試人員都站在馬路對面，遠遠的望著發動機，眼看就要點火。這時，有一位同志被一泡尿憋得實在受不了，到廁所小解。說時遲，那時快，只見對面的發動機突然噴出了橘紅色火焰，發出了震耳的吼聲。等到這位同志回來時，7秒鐘的試驗已經勝利結束了。
另外在1966年11月的一次130秒的長程燃燒試驗中。試驗現場已是北風呼嘯，漫天飛雪，還有航天部的領導也來到試驗現場參觀。人們都姑在對面山上觀看，試車開始了，雷鳴般的吼聲，震撼了寂靜的山谷。突然，有一隻很大的兔子，被試車的吼聲震傻了，糊裡糊塗的就跑到了一個同志的腳下，一動不動。這個同志低頭一看，是一隻兔子，上去一把就撲住了。旁邊一個小靑年，毫不含糊一把搶過去，帶回家做成了盤中美餐。
此外，火箭發動機試車不但很震撼，但也十分危險。1967年3月，在某試車臺進行發動機整機試車時，參試人員照例遠遠站在對面觀察。發動機點火了，突然有一個不明飛行物，像快跑的兔子一樣，從對面山上飛跑而來，越過馬路，一直飛到一個廠房上面，最後落到了廠房前的水泥地面上。試車結朿後，大家過去—看，才知道是一塊不鏽鋼隔板被衝出了燃燒室外，經過發動機喉部的時候，被揉成了麵團，還被衝出幾百米遠，足見燃燒室火焰的威力。
在17年的研製過程中，洲際飛彈火箭發動機設計不斷改進，日臻完替，可靠性不斷提高。1982年底，完成了全部研製工作，完成全部定型圖樣和技術文件並已歸檔，所有外協、外購件已定點定型。在此基礎上，編寫了發動機定型報告和定型申請報告。1983年5月3曰，在某基地召開了洲際飛彈火箭發動機定型會，由總體部、部隊代表和有關專家組成發動機定型評審組，一致同意發動機定型，可以上報國家定委批准。