Konstruktorzy Zwiezdy zaproponowali już wcześniej połączenie układu kierowania w radiowej wiązce prowadzącej pocisku K-51 (RS-2US) z silnikiem rakiety K-8 i nową głowicą burzącą o masie 103 kg. Propozycja konstruktorów Zwiezdy została przyjęta, z tym że postanowiono, że pocisk Ch-66 wykorzystujący system naprowadzania RS-2US i produkowany od 1968 roku, będzie rozwiązaniem tymczasowym, do czasu dopracowania Ch-23. Pocisk Ch-66 ponadto mógł być wykorzystywany tylko na samolotach MiG-21PFM, a dla innych samolotów konieczne było opracowanie podwieszanego zasobnika z aparaturą naprowadzania.
Skonstruowany następnie w Zwiezdzie pocisk Ch-23 był zbliżony konstrukcyjnie do Ch-66. Nowe było bardziej energetyczne paliwo w silniku rakietowym PRD-228M i ogon z radiokomendowym układem naprowadzania Delta-R, a następnie Delta-R1M. Masę głowicy nieco zwiększono do 108 kg, przy czym wzrósł promień rażenia odłamkami do 40 m. Seria prototypowa 10 rakiet była gotowa pod koniec 1967 roku. Próby poligonowe ciągnęły się przez cały 1968 i 1969 rok, a większość prób kończyła się niepowodzeniem. Przyczyną okazał się smugacz w ogonie rakiety, który oddziaływał termicznie i mechanicznie na antenę układu naprowadzania. Po przeniesieniu smugacza na wysięgnik pod ogonem rakiety problemy z układem naprowadzania skończyły się.