Обеспечивающий быстрый разгон и последующее поддержание высокой скорости ракеты новый двигатель ПРД-276 на высокоэнергетичном, принципиально ином, чем ранее применявшееся, смесевом твердом топливе обеспечивал суммарный импульс, в полтора раза больший в сравнении с ранее использовавшимся ПРД-228. Полное время работы составило 11,5 с, при этом двигатель был выполнен как двухрежимный — с повышенным начальным уровнем тяги около 2 г, обеспечивающим быстрый разгон ракеты, и пониженным маршевым режимом, обеспечивающим поддержание высокой средней скорости на траектории. Но на начальном этапе летной отработки первые ракеты Х-27ПС оснащались старым ПРД-228.
Решением РВПК от 15 августа 1972 г. для вооружения самолетов МиГ-23Б калининградскому КБ задавалась разработка на базе Х-25 противорадиолокационной ракеты Х-27ПС на дальность 30 км. Масса ракеты не должна была превышать 350 кг. Средняя скорость полета на полную дальность устанавливалась на уровне 350 м/с. Для ракеты предусматривалось сочетание автономной системы управления с пассивной радиолокационной ГСН. Самолетная аппаратура должна была задавать ракете курс на цель при полете носителя на малых высотах с точностью ±6°, а на больших высотах — ±12°.
Требовалось представить на государственные испытания ракету с ГСН в диапазоне А на МиГ-23Б в IV кв. 1974 г., а с ГСН в диапазоне А' — на МиГ-21 и Су-17МБ в 1975 г. Техническое предложение по ГСН диапазонов В и С предусматривало выпустить в IV кв. 1972 г. Разработка ГСН диаиазона А (ПРГС-1) была поручена московскому ЦНИИРТ (в дальнейшем МКБ «Кулон», главный конструктор Н.А. Викторов, позднее — В.И. Павлюченко), а диапазона А' (ПРГС-2), так же как и проработки по ГСН в диапазонах В и С, — омскому НПО «Автоматика» (главный конструктор — А.С. Киричук). Эта же организация разрабатывала и подвесную самолетную станцию радиотехнической разведки «Вьюга». Автономную систему управления (автопилот) СУР-273 разрабатывали конструкторы Третьего Московского приборостроительного завода во главе с О.В. Успенским. Разработка твердотопливного двигателя ПРД-276 велась в московском ОКБ «Искра» (ранее КБ-2 завода № 81) коллективом главного конструктора И.И. Картукова (позднее его сменил Ю.В. Куликов).
В дальнейшем наряду с обозначением Х-27ПС употреблялось и просто Х-27.
В 1972 г. был рассмотрен проект ТТЗ на ракету Х-27ПС. подготовлен план- график ее разработки, выданы ТЗ на основные элементы ракеты. Спустя два года появился эскизный проект и основная техническая документация. Тогда же был переоборудован Су-17М2 под Х-27 диапазонов А и Б, МиГ-23Б № 501 под Х-27 и «Метель», а МиГ-23Б № 3321 предназначался для проведения автономных пусков Х-27ПС на начальном этапе летной отработки. К этому времени определился технический облик ракеты, а в 1975 г. ее макет был представлен государственной комиссии.