Под поля падения отработавших ступеней были отведены участки в Акмолинской области. Местами падения головных частей стали участки полуострова Камчатка.
При проектировании первой межконтинентальной баллистической ракеты рассматривались различные варианты боевых стартовых комплексов. Предлагалась, например, вырубка специальной ниши в скале, из которой ракета выдвигалась бы вместе со всеми стартовыми сооружениями после объявления боевой тревоги. Разрабатывался проект сверхглубокой шахты и так далее. Окончательно же был принят вариант наземного стартового комплекса, защищенного по окружности земляным валом.
Помимо комиссии, занимавшейся выбором участка строительства будущего испытательного полигона, была сформирована еще одна комиссия, в задачу которой входило определение места дислокации боевых стартовых позиций. По результатам работы комиссии местом дислокации определена территория, расположенная неподалеку от железнодорожной станции Плесецк Архангельской области. Строительство боевой стартовой станции «Ангара» (всего предполагалось возвести четыре открытых стартовых комплекса) было начато 11 января 1957 года.
Перед началом летно-конструкторских испытаний «Р-7» были проведены стрельбы экспериментальных ракет «Р-5МРД» (модифицированная «Р-5М» с регулируемым двигателем) увеличенной дальности полета. Эти стрельбы на полигоне Капустин Яр позволили отработать некоторые наиболее сложные элементы будущей МБР.
Первым начальником полигона Байконур был назначен генерал-лейтенант Алексей Нестеренко. Для проведения пусков ракет сформировали 39-ю отдельную инженерно-испытательную часть (ОИИЧ). Председателем Государственной комиссии по проведению испытаний стал Василий Рябиков. В марте 1957 года на полигоне завершили монтаж оборудования стартового комплекса. Центром полигона определили город Ленинск (в декабре 1995 года Ленинск был переименован в город Байконур).
3 марта 1957 года на Байконур с Опытного завода в Подлипках прибыла первая разобранная на блоки ракета под заводским номером «М1-5». Вскоре был подписан акт Государственной комиссии о готовности первой очереди полигона.
15 мая 1957 года состоялся первый испытательный пуск «Р-7». Во время полета на активном участке траектории, продолжавшегося 103 секунды, нарушилась герметичность магистрали горючего. Была дана команда аварийного выключения двигателей. Ракета разрушилась.
Второй пуск, намеченный на 9 июня 1957 года, не состоялся из-за выявленного в процессе подготовки к старту заводского дефекта. Следующий пуск проведен 12 июля 1957 года. Он также был неудачным — ракета разрушилась на активном участке траектории.
Только 21 августа 1957 года состоялся первый успешный пуск ракеты «Р-7». Преодолев расстояние в 5600 километров, весовой макет боеголовки достиг цели на Камчатском полигоне Кура.
После первого успешного испытательного пуска «семерки» 27 августа 1957 года было распространено сообщение ТАСС следующего содержания:
«На днях осуществлен запуск сверхдальней, межконтинентальной, многоступенчатой баллистической ракеты. Испытания ракеты прошли успешно. Они полностью подтвердили правильность расчетов и выбранной конструкции. Полет ракеты происходил на очень большой, еще до сих пор не достигнутой высоте. Пройдя в короткое время огромное расстояние, ракета попала в заданный район».
Несмотря на эти победные реляции, боеготовность первой отечественной МБР была невысокой. Вот что пишет об этом в своих мемуарах Борис Черток:
«Мы создавали Р-7 как оружие. Одним из важнейших показателей для ракеты, даже межконтинентальной, является время готовности, то есть длительность цикла подготовки от момента доставки на стартовую позицию до пуска. Для обеспечения первого пуска мы затратили на стартовой позиции почти 10 суток. Все отлично понимали, что дальше мириться с таким длительным циклом нельзя. Поэтому, кроме всех прочих задач, решили отрабатывать предстартовые испытания, строго нормируя время всех операций. Ракету номер шесть доставили на старт 5 июня, через 20 суток после первого пуска. Тогда такой интервал нам казался приемлемым с учетом большого числа доработок и дополнительных пневмоиспытаний. <…> Подготовка и испытания на старте шли значительно быстрее, и уже через пять суток ракета была заправлена и готова к пуску».
Заправка ракеты компонентами топлива происходила непосредственно перед пуском. При норме 170 тонн требовалось подвезти к ракете 400 тонн жидкого кислорода. Общее время подготовки к старту первоначально достигало двенадцати часов. При этом боеготовность ракетного комплекса сохранялась не более восьми часов.