Разработка этой ракеты началась в сентябре 1964 года. Техническим заданием предусматривалось создать БРПЛ, способную поражать стратегические объекты из удаленных районов Мирового океана, где у вероятного противника отсутствовала эффективная противолодочная оборона, или из акваторий надежно прикрытых силами советского ВМФ и авиацией. В крайнем случае ракеты могли быть запущены прямо из баз.
Отработка ракеты и комплекса Д-9 проводилась по ранее отлаженной схеме. На первом этапе на Черном море выполнили бросковые испытания. Затем на Государственном морском полигоне с марта 1969 по декабрь 1971 года было проведено 20 пусков по программе летной отработки ракеты. Один из них закончился взрывом ракеты непосредственно на стартовой площадке, что вызвало задержку по времени завершения всей программы. Заключительный этап летных испытаний был проведен на Северном флоте с использованием опытовой атомной подводной лодки (переделана из проекта 658М) и головной лодки К-279 проекта 667Б, вступившей в строй в декабре 1972 года. За это время выполнили 13 одиночных пусков и две залповые стрельбы - один двухракетный и один четырехракетный залпы. Из 19 запущенных ракет 18 успешно выполнили запланированную программу полета. 12 марта 1974 комплекс Д-9 с ракетой Р-29 был принят на вооружение.
Двухступенчатая ракета Р-29 с двигателями на жидком топливе и последовательным расположением ступеней имела длину 13,9 м и максимальный диаметр 1,8 м. Жидкостные маршевые ракетные двигатели были <утоплены> в топливных баках, что дало экономию общей длины за счет ликвидации соединительных и межбаковых отсеков. Верхнее днище бака горючего второй ступени выполнено в виде конуса, в котором размещалась <перевернутая> по направлению движения головная часть с ядерным зарядом. Топливные баки заправлялись на заводе-изготовители, после чего ракета ампулизировалась.
Плотная компоновка ракеты позволила разместить на ней двигатели с высоким коэффициентом расширения сопла, что значительно повысило их удельный импульс, увеличить запас топлива, и как следствие этого, дальность стрельбы. В то же время такая конструктивная схема потенциально взрывоопасна и требует применения надежной герметизации баков и двигательной установки.
Инерциальная система управления решала задачи управления выходом ракеты на поверхность, отработки алгоритмов управления полетом на активном участке траектории и определения момента отделения головной части. Чтобы уложиться в заданные параметры точности стрельб на максимальную дальность в состав СУ был включен блок азимутальной астрокоррекции. Даже при возникновении существенных ошибок в определении места и курса подводной лодки навигационным комплексом система управления обеспечивала приемлемую точность попадания. На то время она не имела отечественных и зарубежных аналогов и была применена на ракетах впервые.
Р-29 несла моноблочную головную часть с зарядом мощностью 1 Мт. Для преодоления системы противоракетной обороны вероятного противника на ракете разместили легкие ложные цели, которые выбрасывались из специальных контейнеров в момент отделения головной части.
Применение специальной ЭВМ в корабельной системе управления оружием, использование бортовой ЭВМ в сочетании с системой астрокоррекции, автоматизация процессов предстартовой подготовки и старта ракет обеспечивали высокую боеготовность ракетного комплекса.
Ракетный комплекс Д-9 устанавливался на ракетных подводных крейсерах стратегического назначения проекта 667Б <Мурена> (12 ПУ). Пуск ракет был возможен как из подводного положения, так и непосредственно из пунктов базирования подводных лодок.
Принятая на вооружение в 1978 году модификация Р-29, оснащенная более легкой моноблочной головной частью мощностью 800 кт, могла поражать цели, удаленные на дальность до 9100 км. При этом размеры ракеты не изменились. Точность стрельбы повысилась. Был модернизирован и ракетный комплекс (число ПУ увеличилось до 16), получивший обозначение Д-9Д. Этот комплекс устанавливался на четыре РПК СН проекта 667БД <Мурена-М> и часть лодок проекта 667Б.
С принятием на вооружение качественно нового ракетного комплекса Д-9 с межконтинентальной ракетой существенно повысилась боевая мощь морских СЯС и их роль в решении общих задач в структуре стратегических ядерных сил Советского Союза. В настоящее время подводные лодки с ракетами Р-29 продолжают находиться в боевом строю российского ВМФ.