Tên lửa đẩy Proton[10] ban đầu được thiết kế như một loại tên lửa ICBM hạng nặng có khả năng mang đầu đạn nhiệt hạch có đương lượng nổ 100-megaton (hoặc lớn hơn) với tầm bắn là 13,000 km. Tuy nhiên nó không bao giờ được triển khai thực tế và thay vì mang đầu đạn, nó được sử dụng để phóng tàu vũ trụ. Tên lửa Proton được thiết kế bởi viện thiết kế của Tổng công trình sư Vladimir Chelomei và nó là đối thủ cạnh tranh trực tiếp với tên lửa đẩy N1 của Sergei Korolev, với tham vọng đưa tàu vũ trụ với phi hành đoàn gồm hai người lên Mặt trăng; Korolev công khai chỉ trích các thiết kế tên lửa của Chelomei do các thiết kế này sử dụng tên lửa nhiên liệu độc hại.

Proton được thiết kế sao cho tầng đầu của tên lửa có thể vận chuyển bằng tàu hỏa. Thân chính của tên lửa có bể chứa chất Oxy hóa, xung quanh thân tên lửa là sáu bể chứa nhiên liệu lỏng, đồng thời cũng là nơi để gắn động cơ. Các bể chứa này không được tách ra sau khi động cơ đốt cháy hết nhiên liệu như các loại tên lửa đẩy dùng tầng khởi tốc khác. Tầng đầu và tầng thứ hai được liên kết với nhau bởi cấu trúc giống như cấu trúc tinh thể. Cấu trúc này cho phép khi động cơ tầng hai khởi động ngay trước khi tầng đầu tiên tách ra, luồng phụt từ động cơ sẽ có thể thoát ra bên ngoài.[11]

Do thời gian phát triển rất gấp rút, nên việc phóng thử tên lửa liên tiếp thất bại từ năm 1965 đến năm 1972. Đến năm 1977 thì Proton mới hoàn thành các thử nghiệm cấp Nhà nước, và khi đó nó đã đạt được độ tin cậy được đánh giá là 90%.

Thiết kế của tên lửa Proton được giữ bí mật đến tận năm 1986, các chương trình truyền thông chỉ cho thấy cấu trúc tầng bên trên của tên lửa. Lần đầu tiên tên lửa Proton được công khai là khi TV phát sóng vụ phóng trạm không gian Mir.

NPO Electropribor đảm nhận việc thiết kế và sản xuất hệ thống dẫn đường, định vị và điều khiển cho tên lửa. Sau này viện thiết kế được đổi tên là JSC Khartron (Kharkov, Ukraine).[12]

Tên lửa đẩy Proton đã phóng thành công tầu vũ trụ không người lái đến quỹ đạo quanh Mặt trăng và trở lại Trái đất, do đó nó được dự kiến sẽ là tên lửa đẩy mang tầu vũ trụ có người lái đến quỹ đạo quanh Mặt trăng và trở lại Trái đất trước khi người Mỹ thực hiện sứ mệnh Apollo 8. Proton là tên lửa đẩy đã phóng trạm Salyut, các thành phần chính và các module mở rộng của trạm không gian quốc tế Mir, module Zarya và Zvezda của trạm ISS.

Proton cũng là tên lửa đẩy phục vụ phóng vệ tinh thương mại, phần lớn trong số chúng được quản lý bởi công ty Dịch vụ phóng vệ tinh quốc tế (ILS). Lần phóng vệ tinh thương mại đầu tiên diễn ra vào 9/4/1996, tên lửa Proton đã phóng lên quỹ đạo mang theo vệ tinh viễn thông SES Astra 1F.[13]

Proton phóng vệ tinh thương mại lần cuối cùng vào ngày 9/10/2019 mang theo vệ tinh Eutelsat 5 West B và Mission Extension Vehicle-1 lên quỹ đạo địa tĩnh.[14]