Серьезные сбои в программе испытаний орбитального «Союза» заставили Козлова в начале 1967 года пересмотреть проект своего военного корабля. Новый космический корабль «Звезда» с экипажем из двух человек имел полную массу шесть тысяч семьсот килограммов и мог работать на орбите в течение трех суток. Однако ракета–носитель «Союз» могла вывести на расчетную орбиту только шесть тысяч триста килограммов полезного груза. Пришлось дорабатывать и носитель — в результате появился проект новой модернизированной ракеты «Союз–М».
Проект очередного варианта комплекса «Союз–ВИ» был одобрен, правительство даже утвердило срок испытательного полета — конец 1968 года.
В корабле «Союз–ВИ» изменилось расположение основных модулей. Спускаемый аппарат располагался теперь на самом верху. Позади кресел экипажа имелся люк для доступа к цилиндрическому орбитальному отсеку, который был больше, чем по стандарту «Союза». В отличие от других модификаций, места экипажа располагались не в ряд, а друг за другом. Это позволило разместить приборы контроля и управления по боковым стенам капсулы. На спускаемом аппарате находилась авиационная пушка Нудельмана–Рихтера НР–23 — модификация хвостового орудия реактивного бомбардировщика «Ту–22», доработанная специально для стрельбы в вакууме. Для отработки этой пушки был построен динамический стенд — платформа на воздушных опорах. Испытания на стенде показали, что космонавт мог бы нацеливать космический корабль и пушку с минимальным расходом топлива.
В орбитальном модуле имелись различные приборы для наблюдения за Землей и околоземным пространством: оптические системы, радары, фотоаппараты. На внешней подвеске орбитального модуля были закреплены штанги с пеленгаторами, предназначенными для поиска вражеских объектов.
Еще одним новшеством, примененным на «Звезде», стала энергоустановка на базе изотопного реактора. Вначале Дмитрий Козлов рассматривал возможность использования солнечных батарей, но быстро отказался от этой идеи, поскольку хрупкие панели батарей делали корабль чрезвычайно уязвимым.
Уже в сентябре 1966 года была сформирована группа космонавтов, которым предстояло осваивать новый космический корабль. В нее вошли: Павел Попович, Алексей Губарев, Юрий Артюхин, Владимир Гуляев, Борис Белоусов и Геннадий Колесников. Экипажи Попович–Колесников и Губарев–Белоусов должны были отправиться в космос первыми.
Однако на проект корабля «Союз–ВИ» ополчился Василий Мишин, пришедший на место Королева после смерти генерального, и ряд других ведущих конструкторов ОКБ–1 (ЦКБЭМ). Противники проекта утверждали, что нет смысла создавать столь сложную и дорогую модификацию уже существующего корабля «7К–ОК» («Союз»), если последний вполне способен справиться со всеми задачами, которые могут поставить перед ним военные. Другим аргументом стало то, что нельзя распылять силы и средства в ситуации, когда Советский Союз может утратить лидерство в «лунной гонке».