在切洛勉的UR500（即两级型质子号）基础上发展三级火箭的计画在1964年就已经决定了。当时为这种新火箭安排的任务是发射“金刚石”军用空间站和LK-1载人环月飞船（此飞船后来被取消）。但火箭的发展出了一些问题，主要是可靠性一直达不到要求。第一枚带有第三级的质子号于1967年3月10日发射，但这是一枚带有“D组级”上面级的四级火箭；不带上面级的质子-K于1968年11月16日首次发射，将质子4号科学卫星（重达16吨）送入太空。

质子-K运载火箭

礼炮号系列：礼炮1号，礼炮2号，礼炮3号，礼炮4号，礼炮5号，礼炮6号，礼炮7号；

TKS空间舱系列：宇宙-929，宇宙-1267，宇宙-1443，宇宙-1686（注意这些舱段通常是对接到礼炮号空间站上作为后者的组件）；

和平号空间站的6个组件：和平号空间站核心舱，量子1号天文物理舱，量子2号气闸舱，晶体号实验舱，光谱号遥感舱，自然号地球观测舱；

国际空间站的两个组件：曙光号功能货舱和星辰号服务舱。

截止2000年，质子-K共发射31次，其中失败4次。