W 1956 roku została podjęta decyzja o udoskonaleniu zestawu S-75 Dźwina. Był to początek prac nad następnym wariantem tego kompleksu, nazwanym S-75 Desna. W 1957 roku był gotowy prototyp do prób na poligonie. W nowym systemie poprawiono mobilność, umieszczając jego elementy na przyczepach holowanych za samochodami.
Wprowadzono również nowe rozwiązania w dziedzinie radiolokacji. Zestaw przyjęto do uzbrojenia w maju 1959 roku. I w tym też wypadku, gdy wprowadzano do użytku system Desna, rozpoczęto w 1958 roku prace nad następnym kompleksem rakietowym S-75M Wołchow. Charakteryzował się on bardziej precyzyjnym systemem naprowadzania rakiety na cel. Po przeprowadzeniu prób poligonowych Wołchow został przyjęty na uzbrojenie w kwietniu 1961 roku. Po tej decyzji rozpoczęto jego produkcję seryjną i od 1962 roku zaczęto go wprowadzać do jednostek rakietowych.
Istnieje pewna teza, nie potwierdzona jednoznacznie w rosyjskich źródłach, według której Wołchow był tym systemem docelowym, nad którym prace były prowadzone cały czas przez lata 50. Rosjanie mieli jednak dość poważne kłopoty z opracowaniem odpowiednio precyzyjnego sposobu naprowadzania rakiet, dlatego też, aby nie opóźniać programu, wprowadzano po drodze mniej doskonałe rozwiązania, których efektem były zestawy Dźwina i Desna. Dopiero na początku lat 60. doczekali się systemu, który spełniał wszystkie stawiane przed nim wymagania.
Wprowadzane w kolejnych wersjach S-75 udoskonalenia pozwalały na walkę z celami powietrznymi latającymi z coraz większymi prędkościami. Nowe rozwiązania w części elektronicznej zestawu Wołchow pozwalały prowadzić strzelanie w warunkach intensywnych zakłóceń aktywnych i pasywnych prowadzonych przez przeciwnika. W skład kompleksu wprowadzono specjalną kabinę wyposażenia, umożliwiającą pracę w systemie zautomatyzowanego dowodzenia Wektor. Szereg modyfikacji wprowadzono również w konstrukcji i wyposażeniu rakiety. Te zmiany pozwoliły na zwiększenie zasięgu jej lotu oraz rodzaju i sposobu działania głowic bojowych (z jądrową o mocy 15 kt TNT włącznie).
System S-75 oparty był na dwustopniowej rakiecie, której pierwszy stopień, startowy (pracujący ok.4,5 sekundy) napędzany był silnikiem na paliwo stałe, drugi stopień, marszowy, pracował ok. 50 sekund i korzystał z ciekłych materiałów pędnych. Zasięg poziomy pocisku dochodził do 43 km, zasięg pionowy do 30 km (35 km przy zwalczaniu balonów), pocisk osiągał prędkość maksymalną M=3,5 (dane przybliżone dotyczą rakiety zestawu Wołchow).
Sposób kierowania, we wszystkich wersjach S-75, był oparty na komendach radiowych wyliczanych na podstawie danych określanych przez radiolokacyjną stację naprowadzania, obserwującą cel i lecący do niego pocisk rakietowy. Wybuch głowicy bojowej o masie ok. 190–197 kg był inicjowany przez radiowy zapalnik zbliżeniowy lub na komendę ze stanowiska dowodzenia zestawu. Samolikwidacja następowała po przekroczeniu określonego czasu lotu niezbędnego do porażenia celu. Mało znanym faktem była możliwość użycia rakiety do zwalczania celów nawodnych i naziemnych. Zestaw współpracował z radarem ostrzegawczym P-12.
W czasie całego okresu produkcji i użytkowania systemów opartych na S-75 podlegały one ciągłym zmianom i modernizacjom wynikającym z doświadczeń bojowych i eksploatacyjnych. Dostosowywano je do różnych warunków klimatycznych. Zmiany w układach wykrywania i naprowadzania dały możliwość zwalczania celów lecących nisko, pozwoliły zmniejszyć minimalny pułap rażenia z 500 do 100 metrów. Aby uodpornić zestaw na zakłócenia aktywne i pasywne oraz na ataki rakiet antyradarowych wprowadzono różne metody przeciwdziałania (na początku pomagała w tym specjalna kabina z obserwatorami, umieszczona na radiolokacyjnej stacji naprowadzania, potem zastąpiona kamerą telewizyjną).
Zestaw SA-75 Dźwina został wprowadzony do obrony obszaru powietrznego Polski w 1963 roku. W następnych latach uzupełniono go systemem S-75M Wołchow. Oba zestawy wycofano z uzbrojenia w latach 90., najpierw Dźwinę, a potem Wołchow. W 1995 roku Rosjanie zaproponowali użytkownikom sytemu S-75 modernizację przystosowującą kompleks do wymagań współczesnych.
