Phiên bản ban đầu của Proton M, có thể mang theo trọng tải 3–3,2 tấn (6.600–7.100 lb) vào quỹ đạo địa tĩnh hoặc 5,5 tấn (12.000 lb) vào quỹ đạo chuyển tiếp địa tĩnh. Nó có thể mang khối lượng lên tới 22 tấn (49.000 lb) trong quỹ đạo Trái đất tầm thấp với độ nghiêng 51,6 độ, quỹ đạo của Trạm Vũ trụ Quốc tế (ISS).

Các cải tiến của Proton M bao gồm các sửa đổi ở các tầng tên lửa bên dưới để giảm khối lượng cấu trúc, tăng lực đẩy và sử dụng toàn bộ các thiết bị đẩy. Tên lửa sử dụng tầng Briz-M (Nga: Бриз nghĩa Breeze) có thể tích trữ nhiên liệu thay cho tầng Blok D/Blok DM, đã giúp loại bỏ yêu cầu cần những nguồn cung cấp đa nhiên liệu và oxy lỏng do chúng bị sôi; Proton-M cũng được phóng với tầng trên là tầng Blok-DM. Các kỹ sư cũng đang nỗ lực để giảm sự phụ thuộc vào các nhà cung cấp linh kiện tên lửa của nước ngoài như Ukraina. Với tầng tên lửa Briz-M, đường kính phần thân tên lửa mang tải trọng sẽ là 4,1 m (13,45 ft).[16]

Các tên lửa đẩy Proton và tầng Briz-M được thiết kế và chế tạo bởi Trung tâm nghiên cứu chế tạo tên lửa vũ trụ Khrunichev ở Moscow, đây là chủ sở hữu phần lớn của công ty Dịch vụ phóng vệ tinh thương mại quốc tế (ILS). Trung tâm đảm nhiệm tất cả các chức năng kỹ thuật, lắp ráp và thử nghiệm tên lửa đẩy Proton. Với sự hợp nhất của các doanh nghiệp vũ trụ Nga, Khrunichev có quyền giám sát và kiểm soát trực tiếp tới 70% tất cả các hoạt động sản xuất của Proton từ khâu cung cấp đến khâu sản xuất. Việc hợp nhất các doanh nghiệp/nhà máy đã hỗ trợ trực tiếp cho những nỗ lực không ngừng của Khrunichev trong việc sản xuất tên lửa Proton.[17]

Phiên bản tên lửa đẩy cải tiến Proton-M/Briz-M phiên bản III, đã được phóng thử nghiệm trong nhiệm vụ kép của Nga là Express AM-44 và Express MD-1 diễn ra vào tháng 2 năm 2009 và lần đầu thực hiện nhiệm vụ bay thương mại vào tháng 3 năm 2010 khi mang lên quỹ đạo vệ tinh Echostar XIV. Proton-M/Briz-M phiên bản III có khả năng mang 6150 kg tải trọng lên quỹ đạo chuyển tiếp địa tĩnh GTO, tăng 1150 kg so với Proton-M/Briz-M ban đầu, trong khi vẫn giữ nguyên thiết kế cơ bản.

Vào ngày 6 tháng 8 năm 2012, Cơ quan Vũ trụ Liên bang Nga đã để mất một vệ tinh liên lạc của Nga và Indonesia khi phóng chúng lên quỹ đạo bằng Proton-M do những trục trặc kỹ thuật ở tầng đẩy cuối.[18] Vào ngày 2 tháng 7 năm 2013, một tên lửa đẩy Proton-M phóng ba vệ tinh dẫn đường GLONASS đã gợi nhớ đến thảm họa những năm 1960 khi ngay sau khi cất cánh tên lửa đẩy bị rơi gần LC-39 tại Baikonour, lần đầu tiên sau hơn 30 năm, tên lửa gặp sự cố ngay sau khi phóng; tất cả các vụ phóng tên lửa Proton sau đó đã bị đình chỉ để điều tra.[19] Nguyên nhân vụ việc cuối cùng được xác định là do con quay hồi chuyển tỷ lệ đã bị lắp lộn ngược. Do đây không phải là lỗi tình cờ, người ta nghi ngờ rằng đã có một công nhân bất mãn hoặc say rượu tại nhà máy Khrunichev cố tình làm điều này.

Vào ngày 15 tháng 5 năm 2014, một tên lửa Proton-M/Briz-M mang theo một vệ tinh Ekspress bị lỗi ở tầng tên lửa thứ 3 do một ổ trục của cánh quạt phản lực bị hỏng. Các mảnh vỡ rơi xuống khu vực Mãn Châu. Vào ngày 21 tháng 10, một vệ tinh Ekspress khác đã không thể được đưa lên đúng vị trí dự kiến trên quỹ đạo do tầng Briz bị ngắt sớm hơn dự kiến 24 giây.

Vào ngày 16 tháng 5 năm 2015, một vệ tinh truyền thông MEXSAT đã không thể được đưa lên quỹ đạo do một sự cố khác ở tầng tên lửa thứ ba, đây là vụ phóng Proton mang vệ tinh thất bại lần thứ tám kể từ năm 2010.

Trung tâm thiết kế Khrunichev bắt đầu phát triển một loạt các cải tiến trong phiên bản tên lửa thứ tư để bắt kịp với nhu cầu thị trường và xu hướng phát triển của các vệ tinh thương mại. Việc thực hiện các cải tiến Proton Briz-M phiên bản IV đã được hoàn thành vào năm 2016. Sau khi cải tiến tên lửa có khả năng mang được khối tải trọng 6320 kg lên quỹ đạo chuyển tiếp địa tĩnh.[20]