將質子號（UR500運載火箭）發展為三級火箭的工作在1964年就開始了，主要由於赫魯雪夫（質子號總設計師弗拉基米爾·切洛梅的政治保護人）下台，進展有些緩慢。1965年，由切洛勉主導的使用LK-1飛船的登月計畫被科羅廖夫的N-1/L-1淘汰了。1967年第一種擁有第三級的質子號發射時，使用了D組級上面級，因此實際是四級火箭；純粹的三級火箭在1968年才第一次發射。
基礎型質子-K/D組級在1975年停止使用，其間共發射39次，失敗15次，發射成功率只有61.5%。由質子-K/D組級發射成功的太空飛行器有探測器4號~探測器8號無人飛船，月球15號~月球23號月球探測器，火星2號~火星7號火星探測器，金星9號~金星10號金星探測器。
對D組級加以改進獲得了兩種衍生的上面級，D-1組級和D-2組級，所對應的火箭稱為質子-K/D-1組級（8K82K/11S824M）和質子-K/D-2組級（8K82K/11S824F）。D-1組級和D-2組級使用RD-58M發動機，擁有更大的推力。但是，這兩種上面級仍然沒有導航能力。
質子-K/D-1組級於1976年8月9日首飛，發射了月球24號探測器。此後又發射了金星11號~金星16號、織女星1號和織女星2號（用於探測金星和哈雷彗星），1989年發射石榴石高能天體物理實驗衛星後退役。
質子-K/D-2組級只發射了三次，其中失敗一次。它成功地將福波斯1號和福波斯2號火星-火衛一探測器送入太空。失敗的那次則是在1996年發射火星-96探測器，結果載荷在太平洋上空墜落。
基本資料
質子-K/D組級| 所屬國家/組織 | 蘇聯/俄羅斯 |
| 研製單位 | 中央機械製造設計局（TsKBM） |
| 生產單位 | 赫魯尼切夫機器製造廠 |
| 型號 | UR500K-L1 |
| 生產代號 | 8K82K/11S824 |
| 首飛 | 1967年3月10日 |
| 發射場 | 拜科努爾（4個發射台，81號和200號發射陣地各兩個） |
| 起飛推力 | 8847千牛（海平面） |
外形和質量參數
| 全長 | 55.4米 |
| 芯級最大直徑（不含貯箱） | 4.1米 |
| 芯級最大直徑（含貯箱） | 7.4米 |
| 起飛質量 | 691500千克 |
第一級
| 名稱 | 質子K-1 |
| 質量 | 450510千克 |
| 不含推進劑質量 | 31100千克 |
| 推進劑質量 | 419410千克 |
| 長度 | 21.18米 |
| 直徑 | 7.4米（含貯箱） |
| 發動機 | 6台RD-253環向布置 |
| 推進劑 | 偏二甲肼/四氧化二氮 |
| 單台推力 | 1474千牛（海平面） |
| 總推力 | 8847千牛（海平面） |
| 工作時間 | 124秒 |
| 比沖 | 267秒（海平面） |
第二級
| 名稱 | 質子K-2 |
| 質量 | 167828千克 |
| 不含推進劑質量 | 11715千克 |
| 推進劑質量 | 156113千克 |
| 長度 | 14米 |
| 直徑 | 4.1米 |
| 發動機 | 4台RD-0210 |
| 推進劑 | 偏二甲肼/四氧化二氮 |
| 單台推力 | 608千牛 |
| 總推力 | 2399千牛 |
| 工作時間 | 206秒 |
| 比沖 | 327秒 |
第三級
| 名稱 | 質子K-3 |
| 質量 | 50747千克 |
| 不含推進劑質量 | 4185千克 |
| 推進劑質量 | 46562千克 |
| 長度 | 6.52米 |
| 直徑 | 4.1米 |
| 發動機 | 1台RD-0212 |
| 推進劑 | 偏二甲肼/四氧化二氮 |
| 單台推力 | 630千牛 |
| 總推力 | 630千牛 |
| 工作時間 | 238秒 |
| 比沖 | 325秒 |
第四級
| 名稱 | 質子11S824（D組級上面級） |
| 質量 | 13360千克 |
| 不含推進劑質量 | 1800千克 |
| 推進劑質量 | 15050千克 |
| 長度 | 5.5米 |
| 直徑 | 3.7米 |
| 發動機 | 1台RD-58 |
| 推進劑 | 煤油/液氧 |
| 單台推力 | 83.4千牛（真空） |
| 總推力 | 83.4千牛（真空） |
運載能力
| 月球轉移軌道 | 5390千克 |
