Формирование соединений вооруженных баллистическими ракетами Р-7 и Р-7А на территории Плесецка было начато 15 июля 1957 года. Военный объект получил название «Ангара». В этот день первый командир полигона, полковник Михаил Григорьев, подписал приказ N 1 о своем вступлении в должность. Объект создавался как первое в СССР войсковое ракетное соединение, вооруженное ракетами указанного типа.

Выбор места позиционного района во многом определялся тактико-техническими характеристиками ракеты Р-7. В первую очередь, учитывались: досягаемость территорий вероятных противников, возможность проведения и контроля испытательных пусков в район Камчатки, необходимость в особой скрытности и секретности.

Исходя из этих соображений, лучше всего подходил данный малонаселенный район на северо-западе РСФСР. С 1957 по 1964 годы в кратчайшие сроки были возведены стартовые и технические позиции и поставлены на боевое дежурство ракетные комплексы с межконтинентальными баллистическими ракетами.

В феврале 1959 года объект «Ангара» переименован в «3-й Учебный артиллерийский полигон». До конца 1964 года были построены, введены в эксплуатацию и поставлены на боевое дежурство четыре пусковых установки ракет Р-7А, три пусковых установки для ракет Р-9А и семь пусковых установок для ракет Р-16У.

В начале 1960-х годов возникла необходимость расширения масштабов космической деятельности СССР. В январе 1963 года постановлением ЦК КПСС и Совета Министров СССР создан «Научно-исследовательский испытательный полигон ракетного и космического вооружения МО СССР» рядом со станцией Илеза Вельского района Архангельской области. Летом 1963 года руководством государства принято решение об использовании стартовых комплексов в Плесецке для запусков космических аппаратов.

В сентябре 1963 года постановлением Совета Министров СССР 3-й УАП и НИИП преобразованы в «53-й Научно-исследовательский испытательный полигон МО СССР». На полигоне сформированы три испытательных управления, занятых несением боевого дежурства, испытаниями ракетно-космических комплексов, проведением и обработкой телеметрических и траекторных измерений. С 1964 года на базе ракетного соединения началось создание Научно-исследовательского испытательного полигона ракетного и космического вооружения.

Такому преобразованию послужили удачное географическое расположение и значительное количество уже развернутых комплексов: к концу 1964 года на боевом дежурстве стояли четыре пусковые установки Р-7А, семь ПУ Р-16У и три ПУ Р-9А. С тех пор полигон развивался по двум направлениям: ракетному и космическому.