В 1963 году M. Г. Григорьев возглавил Государственную комиссию по испытаниям мощного межконтинентального ракетного комплекса Р-36, главным конструктором которого был академик М. К. Янгель.

Хотелось бы особо подчеркнуть, что Государственные комиссии были исключительно важным и эффективным инструментом в системе отработки ракетных и космических комплексов. Формировались они из представителей всех участников создания новых образцов: заказчика, проектных организаций, заводов-изготовителей, правительственных инстанций и потребителей. Назначались комиссии правительственными постановлениями или решениями ВПК. Возглавлялись, как правило, достойными, авторитетными, достаточно независимыми специалистами, в основном со стороны заказчика, которые вместе с генеральными и главными конструкторами умело организовывали качественную проверку техники на ее соответствие выданным техническим требованиям и на основе результатов испытаний оформляли заключения о возможности принятия комплексов на вооружение. Даже неполное перечисление имен председателей Госкомиссий показывает, насколько авторитетны они были. Среди них маршалы Н. Д. Яковлев, М. И. Неделин, генералы Г. Н. Малиновский, А. И. Соколов, К. В. Герчик, Ф. П. Тонких, Ю. А. Яшин, В. Л. Иванов, Г. С. Титов и многие другие. Когда решались ключевые крупномасштабные программы, Госкомиссии возглавляли министры К. Н. Руднев, С. А. Афанасьев, О. Д. Бакланов, О. Н. Шишкин. Техническими руководителями Государственных комиссий назначались генеральные и главные конструкторы С. П. Королев, М. К. Янгель, В. Н. Челомей, М. Ф. Решетнев, А. Д. Надирадзе, В. Ф. Уткин, Д. И. Козлов и многие другие.

К. А. Керимов, авторитетнейший из специалистов в области пилотируемых космических полетов, который длительное время возглавлял Госкомиссии, отмечал, что работа председателя отнюдь не почетная должность. Председатель ГК в любой ситуации, выслушав доклады главных конструкторов, технических руководителей и членов комиссий, должен был принять единственно правильное решение. Это огромный труд и высочайшая ответственность.

Один из испытателей полигона Капустин Яр А. Г. Гринь в своих воспоминаниях очень точно определил роль председателя Государственной комиссии по испытаниям ракетного вооружения и техники: «Хотелось бы отметить огромную роль председателя комиссии по испытаниям ракетной техники, будь то государственной или межведомственной… Если этот человек достаточно компетентен в технических вопросах, эрудирован, принципиально подходит к делу, патриотичен (что тоже немаловажно, в таком случае он смотрит на вещи не с колокольни своей организации, а руководствуется интересами государства), он в состоянии распорядиться данной ему властью и наметить пути решения спорных вопросов. К возникающим техническим проблемам, которые требуют глубокого анализа, авторитетный председатель способен привлечь соответствующие научно-исследовательские организации. Он не допустит «двойной бухгалтерии» выявленных недостатков ни со стороны промышленности вкупе с военной приемкой, ни со стороны испытателей полигона. Такой председатель заинтересован в объективном, независимом мнении испытателей полигона. Естественно, основная роль в выборе и назначении председателя Государственной комиссии принадлежит руководству Министерства обороны, которое прекрасно понимает интересы государства, чтобы обеспечить объективную оценку, пусть иногда нелицеприятную, создание условий для борьбы мнений. С другой стороны, объективность в оценке результатов испытаний позволяла главным и генеральным конструкторам быстрее передавать созданные ими образцы на вооружение, так как приемка этих образцов проходила этапами совместной, согласованной работы промышленности и Министерства обороны».

Григорьев в полной мере отвечал этим требованиям, и время показало, что кандидатура Михаила Григорьевича как нельзя более подходила для руководства испытаниями столь серьезной ракеты, как Р-36.

Вспоминает начальник испытательного управления космодрома А. П. Завалишин: «Ни один из известных мне председателей Государственных комиссий (можно еще считать исключением К. А. Керимова) не готовился так тщательно к проведению комиссии и принятию решения, как Михаил Григорьевич Григорьев. Кроме изучения соответствующих документов, он обязательно накануне заседания Госкомиссии заслушивал состояние дел с личным докладом Главного конструктора (или его технического руководителя), представителя заказчика, испытателей космодрома и обязательно конструкторских организаций и военных представительств при них, в чьих разработках аппаратура имела отказы».

В создании ракеты Р-36 принимали участие конструкторские бюро, возглавляемые В. П. Глушко, В. И. Кузнецовым, M. С. Рязанским, Е. Г. Рудяком, В. П. Петровым, А. С. Абрамовым, А. Г. Иосифьяном, И. И. Ивановым, Н. С. Лидоренко, А. М. Гольцманом и другими. Эскизный проект был закончен в июне 1963 года. Для ускорения работ 12 января 1964 года вышел приказ ГКОТ «О развертывании работ по ракете Р-36». Ядерные головные части для ракет было поручено разработать ВНИИЭФ (главные конструкторы Е. А. Негин и С. Г. Кочарянц). Некоторые модификации головных частей для Р-36 разрабатывались во ВНИИП (главный конструктор Б. В. Литвинов).

Р-36 относится к МБР второго поколения, это родоначальница отечественных тяжелых боевых ракет. Она предназначалась для поражения важнейших стратегических объектов противника, защищенных средствами противоракетной обороны. Двухступенчатая ракета была выполнена по схеме «тандем» из высокопрочных алюминиевых сплавов. Первая ступень обеспечивала разгон ракеты и состояла из хвостового отсека, двигательной установки и несущих топливных баков горючего и окислителя. Топливные баки наддувались в полете продуктами сгорания основных компонентов и имели устройство для гашения колебаний.

Двигательная установка состояла из шестикамерного маршевого и четырехкамерного рулевого жидкостных ракетных двигателей. Маршевый ЖРД собирался из трех одинаковых двухкамерных блоков, укрепленных на общей раме. Подачу компонентов топлива к камерам сгорания обеспечивали три турбонасосных агрегата, турбины которых раскручивались продуктами сгорания топлива в газогенераторе. Суммарная тяга двигателя у земли составляла 274 тонны. Рулевой ЖРД имел четыре поворотные камеры сгорания с одним общим турбонасосным агрегатом. Камеры устанавливались в «карманах» хвостового отсека.

Вторая ступень обеспечивала разгон до скорости, соответствующей заданной дальности стрельбы. Ее топливные баки несущей конструкции имели совмещенное днище. Размещенная в хвостовом отсеке двигательная установка состояла из двухкамерного маршевого и четырехкамерного рулевого жидкостных ракетных двигателей. Маршевый ЖРД РД-219 по конструкции во многом был аналогичен двигательным блокам первой ступени. Основным отличием было то, что камеры сгорания были рассчитаны на большую степень расширения газа.

Ступени отделялись друг от друга и головной части посредством срабатывания разрывных болтов. Для исключения соударений было предусмотрено торможение отделившейся ступени за счет срабатывания тормозных пороховых двигателей.

Для Р-36 была разработана комбинированная система управления. Автономная инерциальная система обеспечивала управление ракетой на активном участке траектории и включала в себя автомат стабилизации, автомат дальности, систему СОБ, обеспечивающую одновременную выработку окислителя и горючего из баков, систему разворота ракеты после старта на назначенную цель. Система радиоуправления должна была корректировать движение ракеты в конце активного участка траектории. Однако в процессе летных испытаний стало ясно, что автономная система обеспечивает заданную точность стрельбы — круговое вероятное отклонение (КВО) около 1200 метров — и от радиосистемы отказались. Это позволило значительно снизить финансовые затраты и упростить эксплуатацию ракетного комплекса.