Конструкторские работы над новой зенитной ракетной системой С-300 начались в мае 1969 года по постановлению ЦК КПСС и Совета Министров СССР. Система должна была разрабатываться в трех модификациях: для войск ПВО (генеральный конструктор Б. В. Бункин); для Сухопутных войск (генеральный конструктор В. П. Ефремов); для кораблей ВМФ (главный конструктор В. А. Букатов), при их максимальной унификации. Главный разработчик систем — ЦКБ «Алмаз», имевшее к середине 1960-х годов опыт создания ракетных систем ПВО и ПРО, в кооперации с КБ «Факел» вело проектные работы по созданию единого комплекса средней дальности для Сухопутных войск, Войск ПВО страны и ВМФ с унифицированной ракетой.
ЦКБ «Алмаз» столкнулось со значительными сложностями по обеспечению создания комплексов по единой структуре. В отличие от комплексов ПВО и ВМФ, которые должны были применяться с использованием развитой системы радиолокационной разведки, оповещения и целеуказания, комплекс ПВО Сухопутных войск должен был, как правило, работать в отрыве от остальных средств. Становилась очевидной целесообразность разработки сухопутного варианта комплекса (будущего С-300В) другой организацией и без существенной унификации с комплексами ПВО и ВМФ. Работа по созданию комплекса была передана НИИ-20 (НПО «Антей»), которое уже имело опыт создания армейских ЗРК. В то же время особые морские условия, а также необходимость обеспечения связи и совместимости с общекорабельными комплексами и системами привели к тому, что головной организацией по корабельному комплексу С-300Ф был определен ВНИИ РЭ (бывший НИИ-10). В итоге частично унифицированными оказались только радиолокаторы обнаружения (РЛО) систем С-300П (5Н84) и С-300В (9С15), а также ракеты комплексов Войск ПВО и флота.
Конечно, Петр Степанович, когда начиналось создание системы С-300, возложенное, вместе с другими задачами, прежде всего на его плечи, понимал всю тяжесть возникавшей дилеммы. С одной стороны, сложность и насыщенность возникающих перед ведущими предприятиями задач, ведущих к неизбежному разукрупнению этих задач, с другой — унификация отрасли, сложившаяся в части создания ЗРК, которую могли нарушить неравные возможности научно-производственных предприятий. Конечно, создание новых зенитно-ракетных систем являлось свидетельством мощи создавших их государств и, во многом, залогом военной силы, и Петр Степанович никак не мог и не хотел отказаться от такой важной и в то же время интересной задачи.
Обстановка с разработкой этих сложнейших систем была настолько сложной, что в начале 1980-х годов даже ставился вопрос об их закрытии. В министерстве была создана специальная комиссия для принятия решения, которая, однако, не смогла сделать выбор. Д. Ф. Устинов поддержал решение комиссии, сказав: «Нельзя закрывать разработку, которая зашла так далеко. Это не по-государственному!»
Генеральный конструктор системы С-300П, ученик А. А. Расплетина академик Б. В. Бункин считал, что важнейшим вопросом при проектировании комплекса было создание принципиально новой ракеты В-500Р: «В 1978 году были успешно решены вопросы перевозимой в контейнерах системы С-300ПТ с ракетой В-500К (с командным наведением) и сразу все силы разработчиков были направлены на ввод в систему ракеты В-500Р. Эта ракета принципиально нового типа и по бортовому оборудованию, и по системе наведения на цель. Впервые в мировой практике мы решили задачу “наведения через ракету”, что позволяло обеспечить высочайшую точность наведения, эффективность по низколетящим целям и помехозащищенность».
Разработка боевых средств системы была проведена ведущими оборонными предприятиями страны. Среди них были НПО «Алмаз» (генеральный конструктор Б. В. Бункин, позднее А. А. Леманский) — головной разработчик системы, разработчик командного пункта, радиолокаторов подсвета и наведения, радиопеленгатора, автопилота, приемо-передающей аппаратуры; МКБ «Факел» (генеральный конструктор П. Д. Грушин, позднее — В. Г. Светлов) — разработчик зенитной управляемой ракеты; КБСМ (генеральный конструктор Н. А. Трофимов) — разработчик пусковой установки на самоходном шасси; НМЗ (главный конструктор В. К. Дьячков, позднее — В. В. Проворов) — разработчик пусковой установки на полуприцепе, антенного поста РПН; НИИИП (главный конструктор В. В. Райсберг, позднее — Ю. А. Кузнецов, позднее — генеральный конструктор Г. Н. Голубев) — разработчик радиолокатора обнаружения.
Система С-300П разрабатывалась в двух вариантах: в транспортно-контейнерном и в самоходном, со временем подготовки средств системы к стрельбе после марша не более пяти минут. К 1987 году, когда Петр Степанович ушел из жизни, около 500 пусковых установок этой системы дополнили войска СССР. По оценкам экспертов, в настоящее время в России имеется более двух с половиной тысяч пусковых установок различных модификаций системы С-300 — ПТ, ПС, ПМУ, В/С, В1.