Компоновка ракеты полностью была подчинена избранному принципу наведения. Аппаратура управления с приемной антенной общим весом 14,67 кг была установлена в хвостовой части корпуса для устойчивого приема сигналов самолетной РАС, управляющего радиоприцела РП-1-У «Изумруд-2». Среднюю часть корпуса занимал реактивный твердотопливный двигатель (РДТТ) с максимальной тягой 1340 кгс с двумя выведенными по бокам корпуса соплами, а в головном отсеке находилась боевая часть весом 11,35 кг осколочно-фугасного действия с неконтактным радиовзрывателем РВ-1-У.

Радиовзрыватель срабатывал при сближении с целью до 10 м, а осколки разлетались в виде кольца с углом раствора 16°. Рули ракеты приводились в движение пневматическими рулевыми машинками, питавшимися сжатым воздухом из баллона. РС-1У были приняты на вооружение истребителей-перехватчиков МиГ-17ПФУ и Як-25К. Небольшой вес РС-1У (74,25 кг) позволял истребителям нести до четырех таких ракет на пусковых устройствах АПУ-3 (АПУ - авиационное пусковое устройство, оснащенное узлами подвески ракеты, электроразъемами и арматурой). Запуск ракеты был возможен с расстояния 2 - 3 км, а дальность автосопровождения цели РАС РП-1-У составляла 3,5 - 4 км. Цели могли атаковаться в диапазоне высот 5 - 10 км (ниже мешали отраженные от земли радиосигналы, выше не хватало энергетики ракеты и управляемости рулей).

Недостатки ракет («первый - не всегда лучший»), больше сковывавшие вооруженный ими истребитель, чем повышавшие его эффективности и сообщения о появлении у американцев мощных управляемых ракет AIM-4 «Фалкон» привели к ускоренной разработке модифицированного варианта К-5М. Новая ракета, сохраняя принцип наведения по лучу, отличалась повышенной энергетикой, маневренностью, высотностью и усиленной в 1,5 раза мощностью БЧ. На вооружение система С-2-У на базе истребителя МиГ-19ПМ была принята Постановлением Совмина СССР № 134-54 в ноябре 1957 года.