UR500最早的一个设计方案是直接用4枚UR200捆绑在一起，但这个可笑的方案很快就被放弃了。除了OKB-52以外，各分系统的负责单位还包括格鲁什科的OKB-456（负责发动机）和皮柳金的NII-885（负责控制系统）。整个开发工作于1965年完成，当年7月16日火箭进行了首飞。由于火箭第一次发射时携带的载荷为质子1号科学卫星，该火箭得名为质子号运载火箭。

UR500火箭的设计与苏联最早的那些由R-7洲际飞弹衍生出来的运载火箭（如卫星号和联盟号）有了一些不同。虽然保留了第一级发动机沿环形安放的设计，但火箭是两级结构，而不像卫星号火箭是捆绑式结构（从而实际是一级半）。火箭第一级外侧环向布置了6个推进剂贮箱，但它们并非助推器，即在发射后不与箭体单独分离。UR500使用的推进剂是剧毒的肼类化合物。在UR500基础上增加若干级或上面级，就形成了质子号火箭的各种型号。

UR500有记录的发射任务共有4次，包括将质子1号到质子3号三颗质子号卫星送上天，以及一次发射失败。由于缺少上面级，它的运载能力很低，比竞争对手、科罗廖夫的R-7系列高不了多少，而质量却比后者大得多。1966年这种火箭被停止使用。