Несмотря на близкое родство, МБР «Титан-2» имела много отличий от своей предшественницы. Изменился способ наддува топливных баков. Бак окислителя на первой ступени наддувался газообразной четырехокисью азота, баки горючего обеих ступеней — охлажденным генераторным газом, бак окислителя второй ступени вообще не имел наддува. При работе двигателя этой ступени постоянство тяги обеспечивалось за счет поддержания неизменного соотношения компонентов топлива в газогенераторе с помощью сопел Вентури, установленных в магистралях топливопитания. Было заменено и топливо. Для питания всех ЖРД применили стабильные аэрозин-50 и четырехокись азота.
МБР «Титан-2» в полете
МБР «Минитмен-2» в ШПУ
На первой ступени установили модернизированный двухкамерный ракетный двигатель LR-87 с тягой на земле 195 т. Его турбонасосный агрегат раскручивался при помощи порохового стартера. Подвергся модернизации и маршевый ЖРД второй ступени LR-91. Увеличилась не только его тяга (до 46 т), но и степень расширения сопла. Кроме того, в хвостовой части установили два рулевых РДТТ.
На ракете применили огневое разделение ступеней. Маршевый двигатель второй ступени включался при падении давления в камерах сгорания ЖРД до 0,75 номинала, что давало эффект торможения. В момент разделения включались два тормозных двигателя. При отделении головной части от второй ступени последняя тормозилась тремя тормозными РДТТ и уводилась в сторону.
Полетом ракеты управляла инерциальная система управления с малогабаритной ГСП и ЦВМ, выполнявшей 6000 операций в секунду. В качестве запоминающего устройства применили облегченный магнитный барабан емкостью 100000 единиц информации, что позволило хранить в памяти несколько полетных заданий для одной ракеты. Система управления обеспечивала точность стрельбы (КВО) 1,5 км и автоматическое проведение, по команде с пункта управления, цикла предстартовой подготовки и пуска ракеты.
Благодаря увеличению забрасываемого веса, на «Титан-2» установили более тяжелую моноблочную головную часть Мкб мощностью 10-15 Мт. Кроме того, она несла комплекс пассивных средств преодоления ПРО.
За счет размещения МБР в одиночных шахтных пусковых установках удалось значительно повысить их живучесть. Так как ракета находилась в шахте в заправленном состоянии,возросла оперативная готовность к старту. Требовалось чуть более минуты для того, чтобы ракета после получения приказа устремилась к выбранной цели.
До появления советской ракеты Р-36 межконтинентальная баллистическая ракета «Титан-2» была самой мощной в мире. На боевом дежурстве она стояла до 1987 года. Модифицированная ракета «Титан-2» применялась и в мирных целях для вывода на орбиту космических аппаратов различного назначения, в том числе космических кораблей «Джемини». На ее основе были созданы различные варианты ракет-носителей «Титан-3».