Những lần phóng thử nghiệm ban đầu của Polaris được ký hiệu là AX và lần phóng thử đầu tiên từ Cape Canaveral diễn ra vào ngày 24 tháng 9 năm 1958. Tên lửa không thay đổi được hướng bay và thay vào đó chỉ bay thẳng lên, tuy nhiên vụ phóng thử vẫn được coi là thành công một phần (vào thời điểm đó, bất kỳ vụ thử tên lửa nào mà cung cấp các dữ liệu về chuyến bay có thể sử dụng được đều được coi là "thành công một phần"). Lần thử nghiệm tiếp theo vào 15 tháng 10 đã thất bại khi tầng tên lửa thứ hai bốc cháy và tự phóng. Hệ thống an toàn đã kích hoạt tên lửa tự hủy. Lần thử nghiệm thứ ba và thứ tư (ngày 30 tháng 12 và ngày 9 tháng 1) gặp sự cố do quá nhiệt ở phần đuôi. Giải pháp khắc phục được các kỹ sư đưa ra là bổ sung thêm lớp che chắn và cách điện cho hệ thống dây điện và các thành phần khác.

Phiên bản đầu tiên, Polaris A-1, có tầm bắn 1.400 hải lý (2.600 kilômét) và một khoang hồi quyển Mk 1, mang theo một đầu đạn hạt nhân W-47-Y1 600 kt duy nhất, với hệ thống dẫn đường quán tính có sai số ban kính (CEP) là 1.800 mét (5.900 foot). Tên lửa đẩy nhiên liệu rắn hai tầng Polaris phiên bản A-1 có chiều dài 28,5 ft (8,7 m), đường kính thân 54 inch (1,4 m) và trọng lượng phóng 28.800 pound (13.100 kg).[19] (Lần phóng tên lửa từ tàu ngầm vào ngày 20 tháng 7 năm 1960 là lần đầu tiên Mỹ phóng tên lửa tầm trung từ tàu ngầm đang lặn, nhưng trước đó vào tháng 11 năm 1956, người Nga đã phóng thành công tên lửa Scud từ tàu ngầm) USS George Washington là tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo đầu tiên (SSBN), nó cùng với các tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo khác của Mỹ, mỗi tàu ngầm được trang bị 16 tên lửa. Đã có tổng cộng 41 tàu ngầm mang tên lửa đạn đạo được chế tạo từ năm 1960 đến năm 1966.

Việc phát triển đầu đạn W47 được bắt đầu từ năm 1957 tại Phòng thí nghiệm Lawrence Livermore dưới sự chỉ đạo của John Foster và Harold Brown.[20] Hải quân Mỹ bắt đầu tiếp nhận 16 đầu đạn tên lửa vào tháng 7 năm 1960. Vào ngày 6 tháng 5 năm 1962, một tên lửa Polaris A-2 với đầu đạn W47 đã được phóng thử nghiệm trong cuộc thử nghiệm "Frigate Bird" trong Chiến dịch Dominic từ tàu ngầm USS Ethan Allen tại vùng biển trung tâm Thái Bình Dương, đây là vụ thử tên lửa hạt nhân chiến lược duy nhất của Mỹ.

Động cơ trang bị ở cả hai tầng tên lửa đều được điều khiển bằng vectơ lực đẩy. Hệ thống dẫn đường quán tính cho phép tên lửa có sai số bán kính CEP khoảng 900 m (3.000 feet), không đủ để sử dụng chống lại các mục tiêu cứng. Với sai số CEP này, tên lửa chủ yếu dùng để tấn công các mục tiêu quân sự phân tán (sân bay hoặc vị trí radar), hoặc để dọn đường cho máy bay ném bom hạng nặng.