Le projet démarra en 1946, suite à la capture d'un document en provenance de l'Allemagne, alors en défaite après la Seconde Guerre mondiale, à la demande de l'USAF qui cherchait un engin capable de voler entre 2 400 et 8 000 km en emportant une charge nucléaire.
Convair présenta son projet MS-774, mais celui-ci fut abandonné en 1947. Néanmoins, sur demande de l'USAF, Convair fut autorisé a poursuivre un développement, qui devient priorité nationale quand la CIA appris l'existence d'ICBM russe.
Le missile reçu 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, USAF, US Army et USMC).
Le premier vol réussi eut lieu en décembre 1957 : 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.
Le nombre exact de missiles construits reste inconnu, mais 126 exemplaires ont été déployés sur des bases du Strategic Air Command dont la Walker Air Force Base à Roswell (Nouveau-Mexique).
Les derniers développement du missile (Atlas III et V) utilisent des moteurs russes Energomash RD-180 construits sous licence par Pratt & Whitney.