После успешного завершения испытаний ракета В-760 (15Д) со специальной боевой частью для системы С-75М принята на вооружение Постановлением от 15 мая 1964 г. № 421–166 и Приказом МО СССР № 0066 1964 г По своим характеристикам она практически соответствовала В-755, отличаясь от нее большей минимальной высотой зоны поражения, принятой исходя из условий обеспечения безопасности прикрываемых объектов. В 1964 г. для комплекса С-75М стали поставляться ракеты 15Д (В-760) со специальной боевой частью, которые могли применяться и в комплексах более поздних модификаций. Для работы с ракетой 15Д была спроектирована транспортно-заряжающая машина ПР-11ДА с блоком обогрева боевой части ракет 15Д и 5В29.
Сооружение № 7А — хранилище специальных ракет, рассчитанное на три ПР-11Д (ПР-11ДА) с ракетами 15Д (позднее 5В29) в изолированных боксах, оснащалось системой термостабилизации и осушения воздуха и строилось отдельно от сооружения № 7. Для контроля влажности и температуры в хранилище устанавливалась контрольная, а в отдельном помещении хранилища или в строении, расположенном рядом, — регистрирующая аппаратура.
Для обеспечения более надежного наведения ракеты с СБЧ на самолеты-постановщики помех и на групповые цели и точного определения дальности до цели в ОКБ-304 был создан радиодальномер РД-75 «Амазонка», дополнительно введенный в состав комплекса. Наведение антенн радиодальномера по азимуту и углу места в направлении на цель осуществлялось с использованием синхронной связи с антенным постом СНР.
Рабочий диапазон радиодальномера составлял около 1000 МГц, что позволяло при попытке противника поставить активную помеху на рабочей частоте производить скачкообразную перестройку по частоте в широком диапазоне. Придаваемый комплексу С-75М радиодальномер РД-75 «Амазонка» комплектовался автономной дизельной электростанцией.
Находившиеся в эксплуатации в СССР комплексы С-75 «Десна» постоянно дорабатывались как на местах дислокации, так и при проведении плановых ремонтов на заводах Министерства обороны. Проводившиеся усовершенствования аппаратуры позволяли поддерживать боевые возможности и характеристики комплексов С-75 «Десна» практически на уровне возможностей созданных позднее комплексов С-75М «Волхов».
Разработка системы с расширенными боевыми возможностями на базе систем «Десна» была начата в соответствии с Постановлением СМ СССР от 4 июня 1963 г. № 621–207.
Постановлением предусматривалось обеспечение возможностей обстрела целей со скоростями до 2000 км/час, снижение минимальной высоты поражения с 3000 до 300 м, расширение курсовых углов зоны поражения целей, летящих со скоростью 1500 км/ч, до 90 град, и до круговой зоны при обстреле дозвуковых целей.
Проведенные в середине шестидесятых годов работы позволили ввести в боекомплект комплексов С-75 «Десна» ракеты типа В-755 различных модификаций, что резко повысило его боевые возможности и позволило продлить эксплуатацию боевой техники. Аппаратура станции наведения ракет и стартовой батареи была доработана для возможности применения ракет В-755У с ускоренным циклом предстартовой подготовки.
Использование в составе стартовой батареи РБ-75 усовершенствованных пусковых установок CM-63-IIA позволило эксплуатировать ракеты типов 13Д (В-750ВН), 20Д (В-755) всех модификаций без ограничений.
Комплекс под обозначением С-75Д с ракетами В-755, В-755У (и их модификациями) был принят на вооружение в 1969 г. Приказом Министра обороны СССР № 0046.
В середине шестидесятых годов было принято решение о начале экспортных поставок комплексов с аппаратурой 6-сантиметровго диапазона. Комплекс С-75 «Десна» в 1965 г. был доработан для поставок в зарубежные страны. В конце 1960-х гг. в состав комплекса, предназначенного для экспортных поставок, была введена ракета 20Д (В-755).
Разработка системы с расширенными боевыми возможностями на базе систем «Десна» и «Волхов» была начата в соответствии с Постановлением СМ СССР от 4 июня 1963 г. № 621–207. Постановлением предусматривалось увеличение максимальной дальности пусков ракет комплекса С-75М по дозвуковым целям с эффективной поверхностью рассеяния Ил-28 с 40 до 55 км, снижение минимальной высоты поражения с 3000 до 300 м, расширение курсовых углов зоны поражения целей, летящих со скоростью 1500 км/ч, до 90 град, и до круговой зоны при обстреле дозвуковых целей.
В ходе проведения модернизационных работ были созданы станция наведения РСН-75В1, антенный пост П1В. усовершенствованная пусковая установка СМ-90 с электросиловым приводом ЭСП-90. Система электропитания — ЭСД-100 (три 5Е93 и распределительная кабина) обеспечивала электроэнергией в полевых условиях средства радиотехнической и стартовой батарей. Для транспортировки ракет и заряжания пусковых установок использовались ПР-11Б и ПР-11Д.