Первое боевое применение Красной Армией пороховых ракет нового типа относится к боям на Халхин-Голе. 28 мая 1939 года японские войска, оккупировавшие Маньчжурию, в районе реки Халхин-Гол перешли в наступление на Монголию, с которой СССР был связан договором о взаимопомощи. Началась локальная, но оттого не менее кровопролитная война. И вот здесь в августе 1939 года группа истребителей И-16 под командованием лётчика-испытателя Николая Звонарёва впервые применила ракетные снаряды РС-82. Японцы сначала решили, что их самолёты атакованы хорошо замаскированной зенитной установкой. Только через несколько дней один из офицеров, принимавших участие в воздушном бою, доложил: «Под крыльями русских самолётов я видел яркие вспышки пламени!»
Из Токио прилетели эксперты, осмотрели подбитые самолёты и сошлись на том, что подобные разрушения может причинить только с наряд диаметром не менее 76 мм. Но ведь расчёты показывали, что самолёт, способный выдержать отдачу пушки такого калибра, существовать просто не мог! Лишь на экспериментальных истребителях опробовались пушки калибра 20 мм. Чтобы выяснить секрет, за самолётами капитана Звонарёва и его боевых товарищей лётчиков Пименова, Фёдорова, Михайленко и Ткаченко была объявлена самая настоящая охота. Но сбить или посадить хотя бы одну машину японцам не удалось.
Результаты же первого применения ракет, запускаемых с самолётов, превзошли все ожидания. Меньше чем за месяц боёв (15 сентября было подписано перемирие) лётчики группы Звонарёва совершили 85 боевых вылетов и в 14 воздушных боях сбили 13 самолётов противника!
Ракеты, столь успешно показавшие себя на поле боя, разрабатывались с начала 1930-х годов в Реактивном научно-исследовательском институте (РНИИ), которым после репрессий 1937–1938 годов руководил химик Борис Слонимер. Непосредственно же над ракетами работал Юрий Победоносцев, которому ныне и принадлежит честь называться их автором.
Успех нового оружия подстегнул работы над первым вариантом многозарядной установки, которая превратилась потом в «катюшу». В НИИ-3 Наркомата боеприпасов, как перед войной именовался РНИИ, этой работой в качестве главного инженера руководил Андрей Костиков. Современные историки довольно непочтительно отзываются о Костикове. И это справедливо, ведь в архивах обнаружились его доносы на сослуживцев (на того же Победоносцева).
Первый вариант будущей «катюши» заряжался 132-мм снарядами, похожими на те, которыми стрелял на Халхин-Голе капитан Звонарёв. Вся установка с 24 направляющими монтировалась на грузовике ЗИС-5. Тут авторство принадлежит Ивану Гваю, который сделал перед тем «Флейту» — установку для реактивных снарядов на истребителях И-15 и И-16.