苏联人得到了运载能力更为强大的、三级状态的质子-K火箭（即UR500K；美国国防部：SL-13，谢尔顿命名法：D-1）。带有第三级的质子号在1967年3月10日首次发射（当时使用了D组级上面级，实际构成了四级火箭：质子-K/D组级），将宇宙-146（一颗月球探测器）送入太空。1968年，不带上面级的质子-K首次发射。在1970年代初至1980年代末，苏联曾利用不带上面级的质子-K将8个空间站送入轨道。国际空间站的两个主要组件曙光号功能货舱和星辰号服务舱也是用质子-K发射的。在质子-K上再加入一个上面级，