Sự phát triển của 9K37 "Buk" được bắt đầu vào ngày 17 tháng năm 1972 theo yêu cầu của Ủy ban trung ương Đảng Cộng sản Liên Xô[5]. Nhóm phát triển gồm nhiều cơ quan từng chịu trách nhiệm phát triển của hệ thống tên lửa 2K12 "Kub" (tên ký hiệu NATO "Gainful", SA-6), bao gồm Viện nghiên cứu khoa học thiết kế công cụ mang tên Tikhomirov (NIIP) là đơn vị chịu trách nhiệm chính và phòng thiết kế Novator chịu trách nhiệm phát triển tên lửa[5]. Ngoài hệ thống tên lửa trên bộ, còn có một phiên bản hệ thống tương tự được sản xuất cho hải quân, có tên gọi là 3S-90 "Uragan" (tiếng Nga: "Ураган"; tiếng Anh: hurricane), còn được biết đến với tên gọi SA-N-7 và "Gadfly"[6].

Hệ thống tên lửa Buk được thiết kế vượt trội hơn 2K12 Kub trong tất cả các tham số và những nhà thiết kế bao gồm cả tổng công trình sư Ardalion Rastov đã đến Ai Cập vào năm 1971 để xem Kub tham gia chiến đấu[7]. Cả Kub và Buk đều sử dụng các xe phóng tự hành được phát triển bởi Ardalion Rastov. Sau chuyến thăm Ai Cập, các nhà phát triển đi tới kết luận rằng mỗi xe mang phóng (TEL) nên có đài radar điều khiển hỏa lực của riêng nó hơn là dựa vào một đài radar trung tâm cho toàn bộ hệ thống như của hệ thống Kub[7]. Kết quả là Buk chuyển từ TEL sang TELAR (xe mang ống phóng và radar), điều này cho phép hệ thống có thể giao chiến với nhiều mục tiêu từ nhiều hướng cùng lúc.

Trong quá trình phát triển vào năm 1974, người ta xác định rằng dù hệ thống tên lửa Buk là hệ thống kế thừa của hệ thống tên lửa Kub, nhưng cả hai hệ thống có thể chia sẻ một số khả năng tương tác, kết quả của quyết định này là hệ thống 9K37-1 Buk-1 system[5]. Ưu điểm của khả năng tương tác giữa Buk TELAR và Kub TEL thể hiện ở việc tăng số lượng các kênh điều khiển hỏa lực và tên lửa có sẵn cho mỗi hệ thống cũng như khả năng hậu cần nhanh hơn cho các thành phần hệ thống Buk. Buk-1 được chấp nhận trang bị năm 1978 sau khi hoàn thành các thử nghiệm nhà nước trong khi hệ thống tên lửa Buk hoàn chỉnh được chấp nhận đưa vào trang bị năm 1980[7] sau các thử nghiệm nhà nước diễn ra từ năm 1977 đến năm 1979[5].

Biến thể hải quân của 9K37 "Buk" có tên gọi 3S-90 "Uragan" được phát triển bởi phòng thiết kế Altair dưới sự chỉ đạo của tổng công trình sư G.N. Volgin[8]. 3S-90 sử dụng cùng đạn tên lửa 9M38 như hệ thống 9K37 dù hệ thống phóng và các đài radar điều khiển kết hợp đã được đổi nhằm phù hợp với các biến thể hải quân. Hệ thống được thử nghiệm trong giai đoạn 1974-1976 trên tàu chống ngầm đề án 61, 3S-90 được chấp nhận trang bị năm 1983 cho các tàu khu trục đề án 956 "sovremmeny"[8].

Ngay trước khi 9K37 "Buk" bắt đầu được trang bị cho quân đội năm 1979, Ủy ban trung ương Đảng Cộng sản Liên Xô yêu cầu phát triển phiên bản 9K37 hiện đại hóa, sau này trở thành 9K37M1 Buk-M1 và được trang bị vào năm 1983[5]. Việc hiện đại hóa cải thiện chất lượng của các radar, xác suất tiêu diệt mục tiêu và khả năng chống các biện pháp chống tác chiến điện tử (ECM). Ngoài ra một hệ thống phân loại mối đe dọa cũng được lắp đặt, cho phép phân loại các mục tiêu mà không cần IFF thông qua phân tích các tín hiệu radar phản hồi[7]. Phiên bản xuất khẩu của hệ thống tên lửa Buk-M1 được gọi là "Gang".

Phiên bản mới này sử dụng một loại tên lửa mới, 9M317 được cải thiện hiệu suất động học so với 9M38 trước đó vẫn có thể được dùng cho Buk-M1-2. Do sự chia sẻ của loại tên lửa gây ra một sự chuyển tiếp tới các tên gọi định danh của GRAU khác nhau - 9K317 đã được sử dụng độc lập cho tất cả các loại hệ thống sau này. Seri tên gọi 9K37 trước đó cũng được giữ cho tổ hợp như tên gọi "Buk". Loại tên lửa mới cũng như một loại các cải tiến khác cho phép hệ thống đánh chặn các loại tên lửa đường đạn và cũng cải thiện hiệu suất tiêu diệt các loại mục tiêu truyền thông như máy bay và tưực thăng[5]. 9K37M1-2 Buk-M1-2 cũng có tên ký hiệu mới do NATO đặt để phân biệt nó với các thế hệ trước đó của hệ thống Buk, tên ký hiệu mới là SA-17 Grizzly. Phiên bản xuất khẩu của hệ thống 9K37M1-2 được gọi là "Ural".

Việc giới thiệu hệ thống 9K37M1-2 cho lực lượng lục quân cũng đánh dấu sự ra đời của một biến thể hải quân mới có tên gọi là 9K37 "Ezh", tên mã NATO là SA-N-12 "Grizzly"[6] và được xuất khẩu dưới tên gọi "Shtil-1". 9K37 kết hợp với tên lửa 9M317 thay thế 9M38 được sử dụng bởi các hệ thống trước đó. Một tiến bộ hơn nữa của hệ thống đã được công bố là một biến thể phóng thẳng đứng của 9M317 có tên gọi là 9M317M lần đầu tiên được trưng bày tại triển lãm hải quân EURONAVAL 2004[8].

Việc hiện đại hóa Buk-M1-2 được dựa trên một hệ thống phát triển tiên tiến hơn nữa trước đó gọi là 9K37M2 Buk-M2[5]. Việc hiện đại hóa này không chỉ gồm trang bị các tên lửa mới mà còn bao gồm một radar điều khiển hỏa lực mảng pha thế hệ thứ ba mới cho phép ngắm bắn đồng thời tới 4 mục tiêu trong khi đang theo dõi 24 mục tiêu. Một hệ thống radar mới cũng được phát triển, hệ thống radar này mang một radar điều khiển hỏa lực trên một bệ đỡ dài 24 mét, nhằm cải thiện hiệu suất đối với các mục tiêu bay ở độ cao thấp[9]. Thế hệ mới này của hệ thống tên lửa Buk đã bị trì hoãn trang bị do điều kiện kinh tế sau khi Liên Xô sụp đổ, tuy nhiên hệ thống gần đây đã được trưng bày tại triển lãm hàng không MAKS 2007. Phiên bản xuất khẩu của hệ thống Buk-M2E cũng được gọi là Ural.

Vào tháng 10 năm 2007, tướng Nikolaï Frolov, tư lệnh lực lượng phòng không của Lục quân Nga, tuyên bố rằng Quân đội Nga sẽ nhận được các đơn vị tên lửa Buk mới có tên gọi Buk-M3 nhằm thay thế cho Buk-M1. Ông nói rằng M3 sẽ có các thành phần điện tử tiên tiến và được đưa vào trang bị năm 2009.[10]