Однако среди бывших сотрудников Севрука нашлись люди, стремившиеся к большему простору для творчества. Они успели перебраться на берега Днепра, где на территории все того же ракетного завода был организован филиал ОКБ-3, вскоре преобразованный в так называемое КБ-4 в составе ОКБ-586. Основной тематикой его стала разработка рулевых, а затем и других жидкостных ракетных двигателей малой тяги для ракет ОКБ-586.

Так или иначе, в заключении комиссии Келдыша отмечался недостаточно глубокий уровень конструкторской проработки двигателей. К созданию двигателей для Р-16 требовалось срочно подключить более успешного разработчика. Наиболее опытным и авторитетным руководителем в ракетном двигателестроении являлся, несомненно, главный конструктор ОКБ-456 В.П. Глушко, один из пионеров отечественного ракетостроения. Янгель достиг с ним соответствующей договоренности. Но требовалось и официальное организационное решение, которым стало Постановление от 28 августа 1958 г. «О проведении дальнейших работ по изделию Р-16», с учетом результатов разработки эскизного проекта и его рассмотрения уточнившее как характеристики комплекса, так и кооперацию работ по его созданию.

Для ракеты был установлен диапазон дальностей пуска от 5000 до 10000—11000 км, применение автономной системы управления (без радиокоррекции) при обеспечении ранее заданной точности попаданий. Головная часть должна была оснащаться разработанным в уральском НИИ-1011 новым термоядерным зарядом, в дальнейшем успешно примененным на морской ракете Р-13.

Стартовый вес Р-16 не должен был превышать 160 т.

Летно-конструкторские испытания предусматривалось начать в июне 1961 г. и, проведя 15 пусков к концу 1962 г., приступить к осуществлению девяти пристрелочных и зачетных пусков.

В соответствии с постановлением от 4 мая 1958 г. контрольными цифрами семилетнего плана серийное производство Р-16 планировалось начать только с 1963 г. и до 1965 г. выпустить 80 ракет.

Хотя задействование ОКБ-456 в работе по Р-16 утверждалось высшими партийно-государственными органами, С.П. Королев воспринял случившееся как личную измену со стороны В.П. Глушко. Размолвка в отношениях этих выдающихся творцов ракетно-космической техники в дальнейшем определила не только ряд сбоев в процессе разработки спроектированной в ОКБ-1 новой боевой ракеты Р-9А, но и в значительной мере загубила реализацию советской лунной пилотируемой программы, лишив адекватных двигателей «сверхноситель» Н-1.

Ракета Р-16 (изделие 8К64). 1 — головная часть; 2 — переходник; 3 — бак окислителя второй ступени; 4 — приборный отсек ракеты; 5 — бак горючего второй ступени; 6 — маршевый двигатель второй ступени; 7 — тормозной двигатель второй ступени; 8 — управляющий двигатель второй ступени; 9 — бак окислителя первой ступени; 10 — баллоны системы наддува; 11 — бак горючего первой ступени; 12 — маршевый двигатель первой ступени;  13 — тормозной двигатель первой ступени; 14 — управляющий двигатель первой ступени.

Как уже отмечалось, В.П. Глушко приступил к работе над двигателями Р-16 еще до выхода августовского постановления. Столкновение интересов Королева и Янгеля из-за создания межконтинентальной ракеты не распространялось на ракету средней дальности Р-14. Разработка двигателя для нее в ОКБ-586 не вызывала возражения у Сергея Павловича. Глушко решил использовать имеющийся технический задел, взяв за основу четырехкамерный двигатель РД-214 ракеты Р-12, в том числе сохранить размерность камер сгорания и ряд конструктивных элементов ее досопловой части. За счет повышения давления в камере с 44,5 до 75 атмосфер и применения более энергетического горючего НДМГ тяга увеличивалась с 64,8 до примерно 150 т, требуемых для Р-14. Но испытательных стендов для азотнокислотных двигателей, рассчитанных на такую тягу, еще не было. Стремясь максимально использовать стенды для РД-214, Глушко ополовинил двигатель новой РСД, сократив его до двухкамерного блока РД-215 (8Д513) с общим турбонасосным агрегатом. Именно на нем и прошел основной объем отработки.

Наряду с официально декларируемой задачей обеспечения опережающей отработки двигателя для Р-14 В.П. Глушко преследовал и далеко идущие планы. Используя как кубики детского конструктора двухкамерные двигательные блоки РД-217 (8Д515), отличавшиеся от РД-215 только местами крепления, он создал шестикамерный маршевый двигатель РД-218 (8Д712) для первой и двухкамерный РД-219 (8Д713) для второй ступени Р-16. Из двух блоков РД-215, как и заявлялось, был сконструирован четерехкамерный двигатель РД-216 (8Д514) для ракеты средней дальности Р-14. Предложения Глушко по широкой межракетной унификации реанимировали работы по Р-14. Соответствующее постановление было утверждено 2 июля 1958 г., даже раньше, чем правительственный документ по Р-16.

Первоначально при подготовке августовского постановления 1958 г. по Р-16 в качестве разработчика системы управления предполагался Н.И. Пилюгин, но, видимо, не без влияния некоторых своих старых коллег по созданию первых ракет, он сумел уклониться от этой работы. Кроме того, он трудился в НИИ-885, общее руководство которым осуществлял специализирующийся на системах радиоуправления М.С. Рязанский, без особого энтузиазма относившийся к созданию чисто автономной системы для Р-16. Головным создателем системы управления определили главного конструктора НИИ-944, крупнейшего разработчика гироскопических приборов В.И. Кузнецова. Однако последующие события показали, что он не обладал должной хваткой для того, чтобы возглавить разработку системы управления ракетного комплекса в целом, да и не стремился к этому. М.К. Янгелю пришлось взять на себя соответствующую инициативу и поручить эти функции Б.М. Коноплеву, руководителю харьковского лаборатории НИИ-944, вскоре преобразованной в самостоятельное ОКБ-692, позднее именовавшееся НПО «Хартрон». На протяжении последующих лет эта организация достигла немалых успехов в создании систем управления, причем не только для ракет днепропетровских конструкторов. Чисто формально разработку системы управления для Р-16 по-прежнему возглавлял В.И. Кузнецов.