1965年3月，中央专委决定研制洲际导弹，命名为“东风五号”，下达了主要战术技术指标。要求1971年首飞，1973年定型。
1965年8月，一院副院长屠守锷主持进行了洲际导弹方案论证。选用以四氧化二氮和偏二甲肼为推进剂的液体火箭发动机。Ⅰ级为4台并联，航向控制采用泵前摇摆方案（单机沿弹体切向摇摆，摆角±10度），Ⅱ级由主发动机和游动发动机构成（游动机摇摆）。单组元无水肼弹头姿控发动机。制导系统选用平台-计算机方案，采用三轴稳定平台，静压气浮陀螺，先进弹载计算机（中国第一台集成电路空间计算机）。高强度铝铜合金（LD-10）推进剂贮箱，减重30%，利于提高射程。碳/石英端头防热材料，高硅氧布斜缠热压成型工艺制造。
