Годом позже на испытание передали ракету «Атлас-В», выполненную в полной комплектации. В течение всего года проводились пуски на различную дальность. Разработчикам удалось добиться заметного прогресса. 28 ноября 1958 года при очередном запуске ракета пролетела 9650 км и всем стало ясно, что МБР «Атлас» состоялась. Данная модификация предназначалась для отработки головной части и методики боевого применения. Все пуски ракет этой серии завершились успешно (первый — 23 декабря 1958 года). По итогам последних испытаний была заказана партия ракет, получивших обозначение «Атлас-D», для передачи в подразделения САК ВВС. Первый же контрольный пуск МБР из этой серии, состоявшийся 14 апреля 1959 года, завершился аварией. Но это была случайность, что и подтвердилось впоследствии.
На этом работы над ракетой не закончились. Были созданы и приняты на вооружение в 1962 году еще две модификации — Е и F. Называть их принципиально новыми нет оснований. Изменения коснулись аппаратуры системы управления (была ликвидирована система радиоуправления), изменилась конструкция носовой части корпуса ракеты.
Наиболее совершенной считалась модификация «Атлас-F». Она имела смешанную конструкцию. При запуске все двигатели начинали работать одновременно, представляя таким образом одноступенчатую ракету. После достижения определенной скорости производилось отделение хвостовой части корпуса совместно с так называемыми двигателями-ускорителями. Корпус собирался из листовой стали. Внутри размещался единый топливный бак длиной 18,2 м и диаметром 3 м. Его внутренняя полость делилась перегородкой на две части: для окислителя и горючего. Для гашения колебаний топлива внутренние стенки бака имели «вафельную» конструкцию. С этой же целью после первых аварий пришлось установить систему перегородок. К нижнему днищу бака на шпангоуте с помощью разрывных болтов крепилась сбрасываемая в полете хвостовая часть корпуса (юбка), выполненная из стекловолокна.
МБР «Атлас-F» (США) 1962 г.
Двигательная установка, состоявшая из маршевого двигателя LR-105, двух стартовых ускорителей LR-89 и двух рулевых двигателей LR-101, размещалась в нижней части ракеты. Все двигатели разработаны в 1954-1958 годах фирмой «Рокетдайн».
Маршевый ЖРД имел время работы до 300 секунд и мог развить тягу на земле 27,2 т. ЖРД LR-89 развивал тягу 75 т, но мог работать всего 145 секунд. Чтобы обеспечить управление полетом по тангажу и крену, его камера сгорания имела возможность отклоняться на угол 5 градусов. Многие элементы этого двигателя были идентичны ЖРД ракеты «Тор». С целью упрощения конструкции для двух ускорителей разработчики предусмотрели общие элементы пусковой системы и газогенератор. Отработанные газы от ТНА использовались для подогрева газообразного гелия, поступающего на наддув топливного бака. Рулевые ЖРД имели тягу 450 кг, время работы 360 секунд и могли отклоняться на угол 70 градусов.