При создании комплекса и в ходе его эксплуатации были проведены аппаратурные доработки станции наведения ракет, которые позволили уменьшить минимальную высоту зоны поражения до 1 км.
С-75Д
Находившиеся в эксплуатации в СССР комплексы С-75 «Десна» постоянно дорабатывались как на местах дислокации, так и при проведении плановых ремонтов на заводах Министерства обороны. Это позволяло поддерживать боевые возможности и характеристики комплексов С-75 «Десна» практически на уровне возможностей созданных позднее комплексов С-75М «Волхов».
Разработка системы с расширенными боевыми возможностями на базе систем «Десна» была начата в соответствии с постановлением СМ СССР от 4 июня 1963 г. Предусматривалось обеспечение возможностей обстрела целей со скоростями до 2000 км/ч, снижение минимальной высоты поражения с 3000 до 300 м, расширение курсовых углов зоны поражения целей, летящих со скоростью 1500 км/ч до 90 град, и до круговой зоны при обстреле дозвуковых целей.
Проведенные в середине 1960-х гг. работы позволили ввести в боекомплект комплексов С-75 «Десна» ракеты типа В-755 различных модификаций, что резко повысило его боевые возможности и позволило продлить эксплуатацию боевой техники. Аппаратура станции наведения ракет и стартовой батареи была доработана для возможности применения ракет В-755У с ускоренным циклом предстартовой подготовки.
Использование в составе стартовой батареи РБ-75 усовершенствованных пусковых установок СМ-63-IIA позволило эксплуатировать ракеты типов 13Д (В-750ВН), 20Д (В-755) всех модификаций без ограничений.
Комплекс под обозначением С- 75Д с ракетами В-755, В-755У (и их модификациями) был принят на воо ружение в 1969 г.
С-75М «Десна»
В середине 1960-х гг. было принято решение о начале экспортных поставок комплексов с аппаратурой 6- сантиметровго диапазона. В результате этого в 1965 г. комплекс С-75 «Десна» был доработан для поставок в зарубежные страны. В конце 1960-х гг. в состав комплекса, предназначенного для экспортных поставок, была введена ракета 20Д (В-755).
ЗРК С-75М1 «Волхов»
Разработка системы с расширенными боевыми возможностями на базе систем «Десна» и «Волхов» была начата в соответствии с постановлением СМ СССР от 4 июня 1963 г. Предусматривалось увеличение максимальной дальности пусков ракет комплекса С-75М по дозвуковым целям с эффективной поверхностью рассеяния Ил-28 с 40 до 55 км, снижение минимальной высоты поражения с 3000 до 300 м, расширение курсовых углов зоны поражения целей, летящих со скоростью 1500 км/ч, до 90° и до круговой зоны при обстреле дозвуковых целей.
В ходе проведения работ были созданы: новая станция наведения, антенный пост, усовершенствованная пусковая установка с электросиловым приводом. Система электропитания обеспечивала электроэнергией в полевых условиях средства радиотехнической и стартовой батарей.
Комплекс работ по совершенствованию систем С-25 и С-75 в 1965 г. был удостоен Ленинской премии, лауреатами которой стали Р.А. Валиев, Л И. Горшков, К.К. Капустян, В.В. Коляскин, Г.С. Легасов, К.В. Лендзиан, Н.И. Оганов, Я.Л. Фридман, Ф.М. Шумилов, И.А. Шушков.
ЗРК С-75М2 «Волхов»
При разработке ЗРК С-75М2 была спроектирована ракета 5Я23 и выполнены доработки аппаратурной части комплекса для использования ракет 20ДП (и более поздних модификаций: 20ДС; 20ДУ; 20ДСУ) с наведением на пассивном участке траектории, что позволило увеличить максимальную дальность стрельбы по одиночной цели, летящей со скоростью до 500 м/с в беспомеховой обстановке, до 56 км.
Ракета 5Я23 (В-759) – одна из последних модификаций ракет для комплексов системы С-75 – была спроектирована в ОКБ ММЗ «Авангард». Разработка была начата по постановлению от 22 сентября 1967 г. С введением ракет данной модификации была обеспечена зона поражения: по дальности 6 (7)-56 (76) км, по высоте – 0,1 (0,05)-30 км, максимальная скорость поражаемой цели – 3700 км/ч.
Система зенитного ракетного оружия С-75М2 с ракетой В-759 (5Я23) была принята на вооружение в 1971 г.
ЗРК С-75МЗ «Волхов»
Комплекс С-75МЗ представляет собой развитие комплекса С-75М2 с введением в боекомплект ракет 5В29 (В-760В) усовершенствованной боевой части и соответствующим дооборудованием системы управления и наведения ракеты.
Разработка ракеты 5В29 (В-760В) велась в ОКБ ММЗ «Авангард».
В связи с расширением номенклатуры ракет в модифицированных вариантах комплексов С-75М «Волхов» был разработан усовершенствованный вариант ТЗМ – ПР-11 ДА, обеспечивавший возможность проведения работ с ракетами 1ЗД 20Д 5Я23, 15Д и 5В29.
Система зенитного ракетного оружия С-75МЗ была принята на вооружение в 1975 г.
ЗРК С-75М4 «Волхов»
В середине 1970-х гг. началось оснащение комплексов аппаратурой телевизионно-оптического визира с введением канала оптического сопровождения цели, что позволило в условиях визуального наблюдения воздушной цели вести ее сопровождение и обстрел без использования радиолокационных средств ЗРК в режиме излучения. На станциях позднего выпуска также применена новая конструкция антенн «узкого» луча.
В состав комплекса была введена аппаратура «Дублер» с выносными имитаторами СНР (по доработкам ею оснащались и другие варианты комплекса С-75М, находившиеся на вооружении).