Ракета Р-36М2 предназначена для использования против стратегических целей всех типов на межконтинентальных дальностях. Двухступенчатая МБР Р-36М2 относится к кассу тяжелых ракет, способных нести очень большую полезную нагрузку (боевую ступень). Масса полезной нагрузки МБР Р-36М2 - до 9 тонн - почти вдвое превышает массу полезной нагрузки американской МБР MX. Ракета оснащается разделяющейся головной частью (РГЧИН), включающей 10 ядерных боевых блока индивидуального наведения, или т.н. "легкой" РГЧ. Тип пусковой установки -шахтный.

МБР Р-36М2 представляет собой дальнейшее развитие ракеты Р-36М (РС-20A). Принципиальное различие заключается в новой боевой ступени. Новую версию также отличает улучшенная точность, большая мощность РГЧ и увеличенные размеры района разведения ее боевых блоков. Модернизированная система управления гарантирует уменьшенные инструментальные и методические ошибки благодаря усовершенствованиям управляющих элементов и бортового программного обеспечения.

Ракета Р-36М2 оснащена новым, более совершенным комплексом средств преодоления противоракетной обороны (ПРО). Боевые блоки, прикрытые сбрасываемым в полете обтекателем, размещены на специальной раме в два яруса. Двигательная установка разведения РГЧ представляет собой четырехкамерный жидкостной ракетный двигатель (ЖРД) с поворотными камерами сгорания, которые выдвигаются в рабочее положение в полете. Ракета имеет повышенную стойкость к поражающим факторам ядерного взрыва.

Модернизация двигателей первой и второй ступеней для Р-36М2 обеспечила форсирование тяги и повышенную стойкость к поражающим факторам ядерного взрыва.

Маршевая двигательная установка первой ступени имеет четыре двигательных блока (автономных однокамерных ЖРД), выполненных по замкнутой схеме и шарнирно закрепленных на раме. Управление осуществляется отклонением двигателей. Маршевый двигатель второй ступени выполнен по однокамерной схеме. Рулевой двигатель второй ступени состоит из четырех поворотных камер сгорания и одного турбонасосного агрегата (ТНА).

Топливо маршевых двигателей: обеих ступеней - несимметричный диметилгидразин и азотный тетраоксид.

В результате доработок давление газов в камере сгорания двигателя первой ступени повышено до 230 атм, частота вращения ТНА увеличена до 22 500 об/мин. В итоге тяга двигателя возросла до 144 тс, удельный импульс тяги у поверхности Земли увеличился до 296 кгс-с/кг.

Несущая схема первой и второй ступеней модернизации не подвергалась. Функциональная диаграмма систем ракеты и транспортно-пусковой контейнер также не менялись.

Пуск ракеты производится из транспортно-пускового контейнера с помощью порохового аккумулятора давления.