Изначально проект назывался "Север", но, когда в 1962 году он начал обретать технические черты, его переименовали в "Союз". В состав этого лунного комплекса входили космические аппараты трех различных типов: "7К" (двухместный пилотируемый корабль), "9К" (разгонный ракетный блок) и "ПК" (корабль-танкер). Двадцать четвертого декабря 1962 года Сергей Королев утвердил первый эскизный проект комплекса "Союз" ("7К-9К-11К"), а в марте следующего года — чертеж корабля "7К". Но весной 1964 года года все силы ОКБ-1 были брошены на переделку "Востока" в трехместный "Восход", предназначенный для установления нового рекорда, а создание корабля для облета Луны правительство поручило ОКБ-52 Владимира Челомея.

Чтобы найти разумный компромисс между двумя различными планами дальнейшей космической экспансии, Сергей Королев предложил использовать свой корабль для отработки системы стыковки на околоземной орбите: так лунный "7К2" превратился в орбитальный "7К-ОК". В августе 1965 году в ОКБ-1 были составлены уточненные технические требования на корабль, который унаследовал название от предыдущего проекта — "Союз".

Аппарат "7К-ОК" представлял собой трехместный корабль, предназначенный для отработки операций маневрирования и стыковки на орбите, а также для проведения различных экспериментов, в том числе по переходу космонавтов из одного корабля в другой через открытый космос. Он состоял из трех частей: спускаемого аппарата, бытового отсека и приборно-агрегатного отсека. Части соединялись между собой механически и на этапе спуска с орбиты разделялись с помощью пиротехнических устройств. Масса корабля составляла 6,5 т, длина по корпусу — 6,98 м, объем двух жилых отсеков — 10,45 м3. Время активного существования на орбите — до 10 суток.

В агрегатном отсеке размещалась корректирующая тормозная двигательная установка "КТДУ-35" с основным однокамерным двигателем многократного включения и дублирующим двухкамерным двигателем с рулевыми соплами на высококипящих компонентах топлива. Кроме того, на приборно-агрегатном отсеке стояли двадцать два малых двигателя причаливания и ориентации, работавшие на перекиси водорода. В систему электропитания корабля входили аккумуляторы и две солнечные батареи, жестко закрепленные на корпусе.

Корабли "7К-ОК" оснащались радиотехнической системой сближения и стыковки "Игла". Внутреннего лаза не было, посему переход космонавтов из одного корабля в другой осуществлялся только в скафандрах через открытый космос. В зависимости от агрегата стыковки корабли разделялись на два вида: активные "7К-ОК(А)" с четной нумерацией и пассивные "7К-ОК(П)" с нечетной нумерацией.

Форма спускаемого аппарата и специальная система позволяли совершать управляемое снижение в атмосфере с перегрузкой не более 3–4 g, причем управление осуществлялось с помощью газовых реактивных двигателей, работающих на перекиси водорода. При отказе системы спускаемый аппарат мог совершать приземление и по баллистической траектории, но с перегрузкой 7–8 g. Корабли "7К-ОК" оснащались двумя парашютными системами: основной и запасной. Кроме того, на днище спускаемого аппарата, под сбрасываемым экраном, устанавливались четыре двигателя мягкой посадки, которые гасили скорость приземления практически до нуля.

К осени 1966 года в ОКБ-1 были изготовлены первые летные "Союзы". Предполагалось, что сначала будут запущены два беспилотных аппарата, которые проведут стыковку в автоматическом режиме, продемонстрировав возможности новой техники.

Двадцать восьмого ноября 1966 года с 31-й площадки полигона Тюратам, известного всему миру под названием космодром Байконур, стартовал активный корабль "Союз" ("7К-ОК(А)" № 2), который получил официальное название "Космос-133". На следующий день с 1-й площадки планировался запуск "7К-ОК(П)" № 1. Однако на первом же витке "Союз" из-за монтажной ошибки, нарушившей логику управления, израсходовал все топливо, и полет пассивного корабля был отменен. Испытатели все же попытались свести неисправный аппарат с орбиты, однако он спускался по нерасчетной траектории и был уничтожен системой автоматического подрыва.

Рекомендовав устранить недоработки, Госкомиссия приняла решение запустить пассивный корабль № 1 в одиночный полет. Старт должен был состояться 14 декабря 1966 года, но в момент запуска ракеты-носителя произошло автоматическое отключение двигателей. Поступила команда на отбой и осмотр ракеты. Через 27 минут самопроизвольно сработала система аварийного спасения, отстрелившая спускаемый аппарат, который благополучно приземлился в 300 м от комплекса. Последствия нового сбоя оказались гораздо серьезнее: струи двигателя САС вызвали пожар на ракете — та взорвалась, до основания разрушив 31-ю площадку полигона. Погиб офицер из стартового расчета. Жертв могло быть гораздо больше, но, к счастью, фермы обслуживания еще не были сведены, и специалисты не успели на них подняться.

Из-за проблем с первыми кораблями программа испытаний была изменена. Следующий "Союз" был срочно переоборудован из пилотируемого в беспилотный. Запуск "7К-ОК(П)" № 3, получивший официальное обозначение "Космос-140", состоялся 7 февраля 1967 года с 1-й площадки Байконура. В ходе двухсуточного полета тестировались системы корабля и двигатели, причем были обнаружены сбои в работе солнечно-звездной ориентации, а спускаемый аппарат "Союза" приземлился в нерасчетном районе — на лед Аральского моря. Через некоторое время аппарат затонул, и его пришлось извлекать с помощью водолазов. При осмотре выяснилось, что днище аппарата в центральной части имеет проплавленное отверстие и что разгерметизация произошла еще во время входа в атмосферу, — в пилотируемом варианте это привело бы к гибели экипажа.

Результаты трех беспилотных запусков показали, что корабль "Союз" требует значительной доводки. Однако большинство руководителей программы и главных конструкторов высказались за переход к пилотируемым полетам. Такое неожиданное решение мотивировали тем, что по обнаруженным отказам была проведена доработка систем корабля, а наличие на борту космонавтов повысит надежность полета. "Фирму"

Сергея Королева в то время возглавлял главный конструктор Василий Мишин, который не пользовался столь высоким авторитетом, как его предшественник, и поэтому пошел на поводу у коллег. Разумеется, повлияло и настойчивое требование руководства страны возобновить полеты советских космонавтов, приурочив их к празднованию 50-летия Октябрьской социалистической революции.

Двадцать третьего апреля 1967 года стартовал пилотируемый корабль "Союз-1" ("7К-ОК(А)" № 4) с опытным космонавтом Владимиром Комаровым на борту (кстати, дублером Комарова в том полете был Юрий Гагарин). Двадцать четвертого апреля с восстановленной 31-й площадки должен был состояться запуск корабля "Союз-2" ("7К-ОК(П)" № 5) с экипажем из трех космонавтов: Валерия Быковского, Евгения Хрунова и Алексея Елисеева. Однако сразу после выведения "Союза-1" на орбиту начались проблемы. Не раскрылась левая панель солнечных батарей. Не работала солнечно-звездная ориентация, поэтому не прошла автоматическая закрутка корабля, что, в свою очередь, привело к разрядке аккумуляторов. Корабль быстро терял запасы электроэнергии.

Владимир Комаров несколько раз пытался выполнить закрутку вручную, но безуспешно. Госкомиссия, проанализировав ситуацию, приняла решение отменить запуск "Союза-2" и посадить "Союз-1" досрочно. На шестнадцатом витке космонавту были переданы все рекомендации, и он начал готовиться к спуску, однако не сработала система ионной ориентации, двигатель не включился и посадка сорвалась. Лишь на девятнадцатом витке Комаров сумел свести корабль с орбиты. После разделения отсеков и торможения спускаемого аппарата в высших слоях атмосферы отстрелилась крышка люка контейнера основного парашюта, тормозной парашют раскрылся, но вытянуть большой купол из контейнера он не смог. Согласно логике работы, в действие был введен запасной парашют, но и он не раскрылся, попав в аэродинамическую "тень" тормозного парашюта. В результате спускаемый аппарат со скоростью 50 м/с врезался в землю, разбился и загорелся от перекиси водорода из лопнувших баков. Летчик-космонавт Владимир Комаров погиб.