К концу шестидесятых годов устарела спроектированная за пятнадцать лет до того ракета AIM-9B Sidewinder. На смену ей американцы разработали и в 1967 г. приняли на вооружение усовершенствованный вариант AIM-9D. В новой модификации был устранен явный недостаток исходного образца - огромный тупой лоб прозрачного обтекателя тепловой ГСН, что позволило существенно увеличить досягаемость ракеты.

Война во Вьетнаме создала предпосылки для ознакомления советских специалистов с новой американской техникой. Разработка аналогичной отечественной ракеты была развернута 28 ноября 1967 г. При этом ставилась также задача обеспечить возможность пусков в переднюю полусферу, для чего силами конструкторов киевского "Арсенала" во главе с И.Н. Полосиным началась разработка новой высокочувствительной ГСН "Иней 70" с охлаждением фреоном, поступающим от систем, размещенных на вновь разработанном пусковом устройстве АПУ-13МТ.

Угол прокачки ГСН увеличили с 28° до 40°, при этом наведение головки осуществлялось не корпусом ракеты, а по сигналам целеуказания, поступающим от самолетной аппаратуры. В этом случае не требовалось прицеливания оси самолета с точностью, близкой к необходимой для применения пушечного вооружения. Для повышения маневренных возможностей несколько увеличили площадь рулей. Ракету оснастили новым радиолокационным неконтактным взрывателем (НВ) "Синица". Предохранительно-исполнительный механизм "Галка" располагался перед новой стержневой боевой частью. Усовершенствованный энергоблок обеспечивал почти втрое большую продолжительность полетного функционирования ракеты, что в сочетании с более мощным двигателем ПРД-240 позволило существенно расширить зоны пуска ракеты.

Новый вариант - "изделие 380" - был принят на вооружение 3 января 1974 г. и получил обозначение Р-13М - традиция индексов типа Р-3 была прервана. Максимальная дальность пусков в заднюю полусферу была увеличена до 15 км, диапазон ракурсов довели до 3/4. Кроме того, обеспечивалась возможность пусков в переднюю полусферу при ракурсах до 4/4 по цели с двигателем, работающим на форсаже, а также с носителя, маневрирующего с перегрузкой до 3,7 единиц.