К космопланам главный конструктор ОКБ-52 относил беспилотные космические аппараты, построенные по модульному принципу и предназначенные для изучения верхних слоев атмосферы, для задач связи, метеорологии, фото- и радиоразведки, навигации подводных лодок, а также для перехвата и уничтожения спутников противника. Кроме того, в ОКБ-52 рассматривались проекты космопланов для полетов к Луне, Марсу и Венере. Для всех подобных аппаратов предусматривалось возвращение на Землю. При входе в атмосферу должен был использоваться конический тормозной экран, который защищал космоплан от тепловых нагрузок и позволял маневрировать с гиперзвуковой скоростью на расстояниях до 3000 км. Согласно предложенной схеме, после снижения скорости от гиперзвуковой до высокой сверхзвуковой экран отбрасывался, космоплан раскрывал крылья и по радиомаяку садился на аэродром.

Ракетопланы, согласно Владимиру Челомею, представляли собой пилотируемые воздушно-космические самолеты многоразового использования. По сравнению с баллистическими кораблями "Восток", которые разрабатывались в тот период в ОКБ-1 Сергея Королева, ракетопланы ОКБ-52 должны были обладать способностью к маневрированию на орбите для сближения с другими космическими судами, их инспекции, а в случае необходимости — захвата.

Конструктивно ракетопланы подразделялись на три основные группы.

Первая группа — устройства типа "Капсула"; они имели форму конуса с затупленным носом, что позволяло снизить перегрузки и обеспечить более высокую теплозащищенность, но при этом лишало аппарат маневренности, исключая выбор места посадки. Посему предполагалось использовать комбинированную систему, получившую название "Кожух": капсула становилась теплозащитной оболочкой, внутри которой размещался аппарат самолетного типа со сложенными крыльями и оперением. После прохождения зоны максимального нагрева кожух сбрасывался, а крылатый аппарат с летчиком на борту осуществлял маневр и посадку на аэродром.

Вторая группа — ракетопланы типа "Конус", предназначавшиеся для перехвата вражеских спутников; они также имели форму конуса, но слабо затупленного и снабженного хвостовыми стреловидными рулями. Приземление на ракетоплане "Конус" могло осуществляться по нескольким схемам: например, парашютирование отделяемой кабины и катапультирование пилота.

Третья группа — ракетопланы типа "Крылатые"; они выглядели как классические самолеты и позволяли осуществлять посадку в заданном районе в любое время дня и ночи. Однако главной проблемой при их проектировании была теплозащита, поскольку крыло и заостренный нос подвергались высоким тепловым нагрузкам в плотных слоях атмосферы. "Крылатые" должны были стать космическими бомбардировщиками, истребителями спутников, разведчиками и возвращаемыми космическими станциями.

Двадцать первого мая 1960 года идеи Владимира Челомея обсуждались на научно-техническом совете Государственного комитета по авиационной технике (ГКАТ). Главный конструктор рассказал о межпланетном космоплане, о ракетоплане в варианте истребителя спутников, о крылато-баллистической ракете с самонаведением для поражения надводных и наземных целей, об управляемом спутнике-разведчике для целеуказания противокорабельным крылатым ракетам, о носителях с массой полезного груза 10–12 т, а также о дальнейших разработках в области проникновения человека в космос. Доклад был встречен с одобрением.

Четвертого июня состоялось заседание у заместителя Председателя Совета Министров Дмитрия Устинова с рассмотрением космических проектов ОКБ-52, на котором Сергей Королев высказал свою точку зрения на развитие ракетной техники, поддержав начинания Владимира Челомея. С учетом благосклонного отношения к предложениям ОКБ-52 во всех инстанциях 23 июня 1960 года вышло Постановление ЦК КПСС и Совета Министров "О производстве различных типов ракет-носителей, спутников, космических кораблей для военного применения в космосе в 1960–1967 годах", в котором бюро Челомея поручалось заняться конструкторскими работами по темам "ракетоплан", "космоплан", "управляемый спутник" и "управляемая боеголовка".