В начале 60-х годов, после принятия в эксплуатацию ракет-носителей "ВОСТОК" и "МОЛНИЯ"-"СОЮЗ", являющихся модификацией МБР Р-7 и имеющих грузоподемность до 6 тонн, ОКБ-1 во главе с С.П.Королевым приступило к созданию значительно более мощного носителя.
Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР №715-296 от 23 июня 1960 г. была утверждена программа создания в 1960 - 1963 годах ракеты-носителя Н-I грузопод`емностью 40 - 50 тонн, а в 1963 - 1967 годах - Н-II на 60 - 80 тонн. Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР №346-160 от 16 апреля 1962 г работы ограничены стадией эскизного проекта с необходимым экономическим обоснованием стоимости создания тяжелой ракеты-носителя Н-I для вывода на орбиту космических объектов весом до 50-60 тонн. Однако в том же году Постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР № 1022-439 от 24 сентября 1962 г. решено в период 1962-1965 годов создать комплекс ракеты-носителя Н-I со следующими основными характеристиками: вес груза, выводимого на круговую орбиту: высотой ЗОО км - 75 тонн
высотой 36000 км - 18 тонн
вес груза, выводимого на заданную орбиту:
для полета к Луне - 23 тонны
для полета к Марсу -15 тонн
для полета к Венере -15 тонн
топливо:
горючее - керосин РГ-1
окислитель - переохлажденный жидкий кислород
система управления - комбинированная (автономная и радио)
стартовый вес -2200 тонн.

В 1964 году были приняты постановления ЦК КПСС и СМ СССР. № 524-215 "О форсировании работ по комплексу "Н-I" от 19 июня 1964 г, а затем № 655-268 "О работах по исследованию Луны и космического пространства" от 3 августа 1964 г. которыми предписывалось осуществление высадки экспедиции на поверхность Луны с последующим возвращением и посадкой на Землю в 1967-1968 году.

В окончательном варианте РН Н-1 состояла из семи блоков: "А", "Б", "В", "Г", "Д", "Е", "И". Блоки "А", "Б" и "В" служили для выхода на околоземную орбиту и имели уникальную, никогда в ракетной технике больше не использовавшуюся компоновку. Топливо - керосин и жидкий кислород - размещалось в подвесных сферических баках, самый большой из которых - кислородный бак блока "А" - имел диаметр 12 метров. Для предотвращения резонансных колебаний компоненты подавались к каждому двигателю по отдельному трубопроводу, причем "керосинопроводы" обходили кислородные баки вне корпуса ракеты, в гаргротах. На первой ступени - блоке "А" - стояли 30 (первоначально - 24) ЖРД НК-15 (11Д51) тягой по 154 т., созданных в КБ Н.Д.Кузнецова. 24 двигателя располагались на периферии днища РН ("периферийная ДУ"), а еще 6 - в центре ("центральная ДУ"). Из-за недостатка средств и спешки не были проведены наземная отработка и испытания блока "А" (11А52) - связки 30 двигателей - что явилось главной технической причиной срыва программы Н-1. На блоке "Б" (11Б52) стояли 8 ЖРД НК-15В (11Д52) тягой по 179 тонн, а на блоке "В" (11В54) - 4 ЖРД НК-19 (11Д53) тягой по 46 тонн. Блоки "Г", "Д", "Е" и "И" входили в состав межпланетного ( лунного) космического корабля Л-3. Блок "Г" (11Г56) использовался для выхода к Луне. На нем стоял 1 ЖРД НК-21 (11Д59) тягой 41 т. Блок "Д" (11Д58) должен был обеспечить маневрирование и торможение у поверхности Луны. Позднее он применялся в качестве 4-й ступени РН УР-500К "ПРОТОН", созданной в ЦКБМ под руководством В.Н.Челомея.
По планам, блок "Д" должен был затормозить лунный корабль (ЛК) с одним космонавтом и отделиться на малой высоте. ЛК, создававшийся при участии КБ "Южное" М.К.Янгеля, состоял из сферического "командного" отсека (к которому "сзади" крепился цилиндрический приборный), блока "Е", обеспечивающего взлет и посадочных опор-амортизаторов, вместе с двигателями ориентации гасившими оставшуюся скорость. Малое время этих операций и специфическая динамика посадки диктовали высокие требования к пилоту ЛК и системе управления, но именно этот этап был полностью отработан на ЭВМ и тренажерах. После выполнения программы исследований на поверхности Луны блок "Е" выводил "командный" отсек на окололунную орбиту (посадочные опоры при этом сбрасывались), где его встречал лунный орбитальный корабль (ЛОК) со вторым космонавтом на борту. ЛОК представлял собой модифицированный "Союз". Возвращение к Земле обеспечивал блок "И". Позднее предполагалось использовать Н-1 для более сложных и длительных лунных экспедиций, создания тяжелых орбитальных станций, межпланетных полетов, а без блока "А" - как РН более легкого класса.