Los dos lanzamientos exitosos hicieron que sus sondas (Venera 1 y Mars 1) fallaran en el camino hacia sus respectivos objetivos planetarios.

Como tal, el trabajo comenzó en la Oficina de Koroliov para mejorar el vehículo básico 8K78.

Los primeros seis 8K78Ms construyeron motores RD-108 usados en la etapa Blok I, que también se usó en los dos amplificadores Voskhod tripulados, todos los posteriores 8K78M con motores RD-110 que se compartieron con el refuerzo Soyuz.

Durante la mayor parte de su vida útil, el Molniya-M se utilizó para lanzar su homónimo Molniya y también los satélites Oko en órbitas Molniya, órbitas de alta excentricidad que permiten a los satélites extenderse sobre las regiones polares.

Hubo cuatro variantes principales del Molniya-M, que variaron en términos de su etapa superior.