В 1960 году в США начались летные испытания ракеты второго этапа UGM-27B Поларис-А2, которые длились всего один год. Ракета предназначалась для оснащения пяти ПЛАРБ типа Этен Аллен, первых американских подводных лодок специально сконструированных для развертывания БРПЛ. При ее отработке основные усилия конструкторы сосредоточили на модернизации второй ступени, а главное - на совершенствовании технологий изготовления маршевых двигателей из перспективных материалов. Летные испытания этой ракеты начались в ноябре 1960 года, а закончились в 1962 году. Всего было произведено 24 пуска, в том числе и для отработки головных частей нового поколения.
Ракета Поларис-А2 выполнена двухступенчатой с последовательным расположением ступеней, имевших одинаковый максимальный диаметр. Корпуса двигателей несущей конструкции. РДТТ первой ступени изготавливался из специальной стали и имел четыре неподвижных сопла с поворотными дефлекторами, обеспечивавшими создание управляющих усилий в полете. Заряды обоих двигателей изготовлялись из смесевого топлива, состоящего из перхлората аммония, полиуретана и алюминия с необходимыми добавками.
БРПЛ Поларис-А2 отличалась от своей предшественницы большей длиной второй ступени. РДТТ этой ступени был новым. Корпус выполнялся из стеклопластика. Запас топлива увеличили. Четыре сопла были выполнены отклоняемыми. Устройство отсечки тяги позволяла из менять дальность стрельбы. Максимальная дальность полета увеличилась на 600 км.
На ракете установили такую же инерциальную систему управления, что и на Поларис-А1. Она обеспечивала управление полетом на активном участке траектории и наведение головной части на выбранную перед стартом цель. Точность стрельбы осталась прежней.
Для моноблочной головной части разработали несколько модернизированные термоядерные устройства. Так мощность ядерной головной части Мк1 mod 2 составляла около 600 кт, а Мк1 mod3 - около 800 кт. Впрочем, в случае необходимости, можно было устанавливать ГЧ от БРПЛ Поларис-А1.
Ракеты Поларис-А2 находились на вооружении еще меньше чем их предшественницы. Уже в сентябре 1964 года первая вооруженная ими ПЛАРБ встала на перевооружение. В течение двух лет все они были сняты с подводных лодок.