En 1962, l’OKB-586 aurait été plus proche de l’achèvement que l’OKB-10, situé en Sibérie orientale et dirigé par Mikhail Reshetnev. Le premier tir d’essai de la fusée a eu lieu dans le champ de missiles NIIP-5 de Baïkonour. Reithinov et Isaev développent un système de lancement intégré, appelé « ascent », qui convertit l’installation précédemment utilisée pour lancer le missile intercontinental R-16 en un système de lancement 65S3 (position de lancement 41 de Baïkonour, 15e station de lancement).
Le 18 août 1964, le premier 65S3 a été lancé avec succès depuis Baïkonour, mettant en orbite trois satellites Strela (Cosmos-38 à Cosmos-40). Bien que les médias officiels soviétiques aient désigné le 65S3 comme Cosmos-1, son développement a en fait suivi celui de Cosmos-2, dont le premier lancement a eu lieu en 1961. Tous les lancements suivants ont transporté des satellites Strela, soit en groupe, soit individuellement. Au moment de son retrait en 1965, Cosmos-1 a été lancé huit fois au total, tous les lancements ayant été couronnés de succès, à l’exception du deuxième.
Cosmos-1 n’a jamais été produit en série. Après le lancement du satellite Cosmos-103 le 28 décembre 1965, la production de la fusée s’est arrêtée.