24 сентября 1962 года вышло очередное Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР о разработке тяжелой ракеты-носителя для доставки пилотируемого корабля на поверхность Луны с последующим возвращением на Землю. Стартовая масса ракеты была увеличена до 2 400 тонн. Создание маршевых двигателей всех трех ступеней поручено ОКБ-276, возглавляемому Николаем Кузнецовым. В 1962 году Кузнецов приступил к разработке двигателя НК-15.
3 августа 1964 года постановлением правительства было предусмотрено завершение разработки ракеты в 1967 году к 50-летию Октября. Для осуществления лунной экспедиции потребовалось увеличить грузоподьемность ракеты до 95 тонн. В 1965 году было принято решение о размещении на первой ступени не двадцати четырех, а тридцати двигателей. Стартовая масса была вновь увеличена.
В окончательном варианте комплекс Н-1 – Л-3 был оснащен двигателями:
блок А (первая ступень) – 30 ЖРД НК- 15 (24 по периферии и 6 в центре) тягой у Земли 147 тс, разработанный в ОКБ Николая Кузнецова (позже двигатель модифицирован в многоразовый НК-33), блок Б (вторая ступень) – 8 ЖРД НК- 15В, разработанный в ОКБ Николая Кузнецова (позже двигатель модифицирован в многоразовый НК-43),
блок В (третья ступень) – 4 двигателя НК-9В (НК-19, разработанный в ОКБ Николая Кузнецова (позже двигатель модифицирован в многоразовый НК-31 или НК-39),
блок Г (лунный ракетный комплекс) – двигатель Д-57, разработанный под руководством главного конструктора Московского Машиностроительного завода "Сатурн" Архипа Люльки,
блок Д (лунный орбитальный комплекс) – двигатель 11Д58 разработки главного конструктора КБ химического машиностроения Алексея Исаева,
блок Е (лунный корабль) – двигатель разработан под руководством главного конструктора КБ-4 "КБ Южное" Ивана Иванова.
Стартовый комплекс разработан в ГСКБ Спецмаш под руководством Владимира Бармина и построен на площадке № 110 Байконура. Производство ракет развернуто на Куйбышевском заводе "Прогресс". Всего, поданным начальника и генерального конструктора ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс" Дмитрия Козлова, выпущено девять ракет Н-1.
С 21 февраля 1969 года по 23 ноября 1972 года проведено четыре испытательных пуска ракеты. Все пуски были неудачными. 15 мая 1974 года вышло решение правительства о временной приостановке работ над Н-1. Василий Мишин был освобожден от занимаемой должности главного конструктора ЦКБ экспериментального машиностроения (ЦКБЭМ). На эту должность назначен Валентин Глушко.
