В ночь с 26 на 27 октября поступил приказ доставить головные части на стартовые позиции. 27 октября Фидель Кастро отдал приказ уничтожать все воздушные цели, вторгающиеся в воздушное пространство Кубы. Однако доступные для его средств маловысотные разведчики появлялись внезапно, сбить их не удалось. Но указания кубинского вождя поторопились выполнить наши офицеры. В 18 ч 20 мин по московскому времени высотный разведчик U-2 был уничтожен советской зенитной ракетой. Как выяснилось, стрельба велась даже не по команде И.А. Плиева, приказавшего своим подчиненным «огонь применять только в случае явного нападения», а по инициативе не то командующего советскими силами ПВО на Кубе, не то командира зенитной ракетной дивизии. Получив рапорт министра обороны Р.Я. Малиновского, Н.С. Хрущев пришел в ярость и спросил: «В чьей армии служит генерал - советской или кубинской?»
Исходя из данных разведки, в Кремле опасались, что в самые ближайшие часы Кеннеди заявит о начале американского вторжения на Кубу. Вечером того же дня московское радио стало передавать заявление Н.С. Хрущева открытым текстом. Советское руководство проявило истинную мудрость и предусмотрительность, не поставив судьбу мира в зависимость от расторопности шифровальщиков, переводчиков и прочих сотрудников дипломатических ведомств обеих сверхдержав.
28 октября в 15 ч ракетчикам поступила директива Министерства обороны СССР о демонтаже стартовых позиций на Кубе. Соответствующие работы постарались завершить в три дня. С 1 по 9 ноября все ракеты погрузили на 12 судов с открытым размещением транспортных тележек с зачехленными ракетами на палубе. Этим как бы обеспечивался контроль за соблюдением соглашения, так как свободолюбивый Кастро категорически отказался пускать к себе не только американских представителей, но и инспекторов ООН.
В ходе неофициальных переговоров в дни Карибского кризиса американцы, не беря на себя никаких формальных обязательств, оповестили советскую сторону о том, что вывод американских ракет «Юпитер» из Турции уже предрешен и будет осуществлен в ближайшие месяцы. Это было выполнено в начале 1963 г. Летом американцы убрали «Юпитеры» из Италии, а еще до Карибского кризиса — «Торы» из Англии. Такому решению руководства США способствовал не столько дипломатический «торг» в дни Кубинского кризиса, сколько низкая живучесть американских РСД, находящихся под прицелом мощной группировки соответствующих советских ракет.
Материальная часть и личный состав вернувшихся с Кубы полков пополнили группировку Р-12 на территории СССР. Ракеты этого типа прослужили еще более четверти века. Исправность ракет и другой техники, изготовленной до середины в 1960-х гг., поддерживалась своевременными ремонтными работами, проводившимися на заводах Министерства обороны СССР.
Как ни парадоксально, с конца 1960-х гг. шансы выжить при упреждающем ударе противника имели бы только наземные комплексы, и то при реализации своевременного маневра с переходом на полевые боевые стартовые позиции. Американские ракеты «Минитмен-2» оснащались головной частью мощностью около 1 Мт, которая с вероятностью 0,98 доставлялась к цели с отклонением не более 1,35 км. Шахта Р-12 выдерживала взрыв мегатонного заряд только на расстоянии, превышающем 2 км. В фильмах, демонстрировавшихся по центральному телевидению в середине 1960-х гг., показывались защитные сооружения шахт Р-12, замаскированные макетами каких-то домиков или сараев. Но в период развертывания шахтных комплексов Р-12 у США уже систематически функционировали развитые средства космической разведки: скрыть пусковую установку на стадии строительства было невозможно.
Относительно невысокий уровень стойкости шахтных ПУ Р-12 определялся не только ограниченной прочностью железобетонной конструкции, но и отсутствием каких-либо средств амортизации ракеты, обеспечивающих устойчивость к сейсмическому воздействию ядерного взрыва. Таким образом, живучесть шахт при нанесении вражеского удара сводилась к нулю. У наземных комплексов при всех недостатках, связанных с низкой скрытностью из-за многочисленности подвижных средств, необходимостью использования заранее подготовленных в инженерном и геодезическом отношении полевых боевых стартовых позиций и длительностью предстартовой подготовки, какие-то шансы на выживание, хотя бы теоретически, оставались.
Наземные комплексы Р-12 совершенствовались за счет внедрения дополнительных мобильных средств боевого управления, расширения парка заправщиков, придания средств поддержания на протяжении недели-другой боевого дежурства на полевой позиции.
Поэтому к завершению боевой службы Р-12, на момент подписания в 1987 г. договора о ликвидации РСД, в строю оставались только наземные комплексы с этими ракетами. Да и в целом количество наземных пусковых установок было многократно больше, чем шахтных.
Наибольшую живучесть в принципе мог обеспечить боевой железнодорожный комплекс с ракетами Р-12, разрабатывавшийся днепропетровскими конструкторами в 1960-х гг. В его состав входило около 20 вагонов, включая шесть вагонов-пусковых установок. Однако эти работы не вышли из «бумажной» стадии из-за недостаточной актуальности на тот период самого направления совершенствования комплексов средней дальности — приоритет отдавался межконтинентальной тематике. Кроме того, неизбежные на железной дороге случайности создавали предпосылки аварий, крайне опасных из-за наличия больших запасов жидких, в том числе самовоспламеняющихся, компонентов топлива.
Ракеты Р-12 широко использовались для различных исследований. По постановлению от 27 октября 1961 г. в интересах отработки радиолокационных средств систем ПРО с полигона Капустин Яр в июле 1962 г. были проведены пуски ракет со взрывами К-1 и К-2 зарядов небольшой мощности (1,2 Кт) на высотах 300 и 180 км соответственно.
Следующая серия взрывов (К-3, К-4 и К-5) включала также пуски ракет с полигона Капустин Яр 22 и 28 октября, 1 ноября 1962 г. со взрывами мощностью 300 кт на высотах 290, 150 и 450 км. Эта серия взрывов проводилась как для отработки средств ПРО, так и для проверки стойкости в полете отечественных МБР, запускавшихся практически одновременно с Р-12. Весь этот «фейерверк» планировался заранее и совершенно непреднамеренно совпал с наиболее напряженными днями Кубинского кризиса.
В 1961 и 1963 гг. провели по одному пуску Р-12 с экспериментальными ракетопланами разработки В.Н. Челомея, а конце 1960-х — начале 1970-х гг. — запуски космических аппаратов «Бор-1» и «Бор-2».
Ракеты Р-12 активно использовались в качестве мишеней и при испытании экспериментальной системы ПРО «А». Одна из головных частей Р-12 в инертном снаряжении была успешно поражена 4 марта 1961 г.— это был первый в мире перехват баллистической ракеты. В ходе испытаний достигли три попадания в головные части Р-12. Ракеты этого типа использовались также в качестве мишеней при испытаниях полигонного варианта «Алдан» прикрывшей Москву первой отечественной боевой системы ПРО А-35.