Le projet démarra en 1946, à la suite de la capture d'un document en provenance de l'Allemagne, alors défaite après la Seconde Guerre mondiale, à la demande de l'USAF qui cherchait un engin capable de voler entre 2 400 et 8 000km en emportant une charge nucléaire.
Convair présenta son projet MS-774 (basé sur le V-2 A), mais celui-ci fut abandonné en 1947 à la suite de limitations de budget. Néanmoins, sur demande de l'USAF, Convair fut autorisé à poursuivre un développement de trois petits lanceurs. Les tests eurent lieu entre fin 1948 et début 1949, et furent très encourageants. Malgré ces résultats l’USAF décida d’annuler le budget de recherche du projet, car le gouvernement américain ne prit pas part au financement du projet. Convair décida de continuer les tests sur ses fonds propres pendant plus de deux ans[1].
Vers 1951, l’USAF réévalua sa position quand la CIA apprit l'existence d'ICBM russes, et chargea Convair du projet MX-1593 qui prit officiellement le nom d’Atlas. Le projet devint alors une priorité nationale.
Le missile reçut d'abord l'appellation de XB-65, mais fut rebaptisé SM-65 en 1955 puis CGM-16 après 1962 (après l'adoption d'une désignation unique pour l'US Navy, l'USAF, l'US Army et l'USMC).
Le premier vol réussi eut lieu en : ce fut le premier tir réussi d'un ICBM par les États-Unis. Le coût unitaire du missile était alors de 1,7 million USD.
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Afin d’atteindre les objectifs de l’USAF, Convair utilisa la technique du réservoir ballon :
les réservoirs ne disposant pas de longerons devaient être maintenus sous pression au risque de s’effondrer sous leur propre poids. Au moment du lancement le carburant liquide était introduit dans les réservoirs et l’air servant à maintenir la structure était expulsé. Cette technique permettait d’alléger le poids total du missile, mais était longue (plus de 15 min par missile), dangereuse, ce qui était de moins en moins conforme aux besoins opérationnels de l’USAF.
À partir de 1962, le missile (Atlas I) fut modifié en tant que lanceur, et participa aux projets Mariner (1962-1973) et Mercury (10 lancements entre 1962 et 1963).
Le missile fut modifié par différents constructeurs :
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