Поскольку испытания прошли успешно, то в июне того же года постановлением правительства баллистическая ракета средней дальности Р-5М (8К51) была принята на вооружение инженерных бригад РВГК — на боевое дежурство было поставлено 24 ракетных комплекса, в следующем году их количество удвоилось. Кстати, больше пуски Р-5М с натурным ядерным зарядом не производились.

Хотя надо отметить, что фактическая готовность к применению этого оружия была достигнута позднее. Мощность ядерного боезаряда 80 Кт в последующих изделиях была доведена до 300 Кт. Конструкторам удалось полностью автоматизировать процесс запуска (это было связано с наличием ядерного боеприпаса на борту), но предстартовая подготовка все еще отнимала много времени. Тем не менее, даже чисто военное значение Р-5М было велико — ведь части, вооруженные этой ракетой, становились важнейшей ударной силой на Европейском и Дальневосточном театрах военных действий. А с развертыванием этих ракет была впервые практически отработана концепция эксплуатации ракетно-ядерного оружия и теоретически решены задачи его боевого применения.

К тому же, считается, что ракета Р-5М дала старт «рождению» нового вида Вооруженных сил — Ракетных войск стратегического назначения (РВСН). В самом начале воинские части, эксплуатирующие головные части и ядерные заряды, функционировали в составе так называемых полевых специальных сборочных бригад при инженерных дивизионах. К концу 1950-х годов бригады преобразовали в инженерные полки, которые в 1959-м были включены в боевой состав вновь сформированных специальных войсковых подразделений — РВСН.

Кстати, помимо вооружённых сил ракеты Р-5М широко использовалась для проведения научных исследований и для создания новых систем ракетно-космической техники. На вооружении Р-5М оставалась до 1959 года, на смену ей пришла новая, более совершенная ракета Р-12, тогда началось постепенное сокращение комплексов Р-5М, а окончательное снятие их с боевого дежурства произошло в 1968 году.