Phiên bản (ký hiệu của GRAU) 8K82K còn được biết đến là "Proton K". Nó sử dụng nhiên liệu rất độc hại là dimethyl hydrazine bất đối xứng và dinitrogen tetroxide.[15] Chúng là nhiên liệu hypergolic mà sẽ bốc cháy ngay khi tiếp xúc, mà không cần một hệ thống đánh lửa, và có thể được lưu trữ dưới nhiệt độ phòng. Điều này giúp không cần phải có các bộ phận chịu nhiệt độ thấp và cho phép tên lửa ở trên bệ phóng vô thời hạn (các tên lửa đẩy khác có khả năng như vậy bao gồm tên lửa đẩy Titan II của Mỹ, Titan III và Titan IV, Trường Chinh 2 và 4 của Trung Quốc, Tsyklon của Ukraina/Nga, Kosmos-3 và Kosmos-3M của Liên Xô/Nga và tên lửa đẩy Ariane từ phiên bản 1 đến 4 của châu Âu). Ngược lại, nhiên liệu lỏng siêu lạnh cần được bổ sung định kỳ khi chúng sôi lên ở nhiệt độ thông thường.

Tầng tên lửa thứ tư có thể có nhiều dạng khác nhau, tùy thuộc vào nhiệm vụ. Dạng đơn giản nhất là Blok D. Blok D không có module dẫn đường, mà chỉ phụ thuộc vào tàu thăm dò để điều khiển bay. Ba phiên bản Blok DM khác nhau (DM, DM2 và DM-2M) dành cho quỹ đạo Trái đất tầm cao. Blok D/DM khác nhau ở chỗ nhiên liệu được chứa trong một bể chứa hình xuyến, xung quanh động cơ và phía sau bể chứa chất oxy hóa.

Các cuộc phóng thử nghiệm tên lửa Proton vào năm 1965–66 chỉ sử dụng hai tầng đẩy khởi tốc đầu tiên, tên lửa hoàn chỉnh với bốn tầng được thử nghiệm phóng lần đầu vào năm 1967. Khi chương trình thám hiểm không gian của Liên Xô bắt đầu vào năm 1971, Proton đã không còn được trang bị Block-D do nó được sử dụng làm phương tiện phóng vào quỹ đạo Trái đất tầm thấp (LEO).

Các tải trọng mà Proton-K mang theo bao gồm trạm không gian Salyut, gần như tất cả các Module của trạm vũ trụ hòa bình Mir (trừ module ghép nối của trạm Mir được đưa lên quỹ đạo bởi tàu con thoi của Mỹ), cùng các module Zarya và module Zvezda của Trạm vũ trụ quốc tế. Nó được dự tính sẽ phóng tàu vũ trụ TKS cùng với phi hành đoàn, trước khi chương trình bị hủy bỏ, mặc dù đã có vài chuyến bay robot của tàu vũ trụ được thực hiện. Ngoài ra, dự định phóng tàu đổ bộ LK những năm 1970 cũng đã không bao giờ thành hiện thực.