В 1969 г. была принята концепция и программа разработки ЗРК с дальностью стрельбы 75 км для войск ПВО и ВМФ. В рамках этой программы для ВМФ была разработана система ПВО С-300Ф. Она проектировалась с использованием научного и технического задела по зенитно-ракетному комплексу «Квант» для вооружения крупных (водоизмещением более 5000 т) надводных кораблей ВМФ. Головной разработчик системы - ВНИИ РЭ МСП (позднее НПО «Альтаир»), главный конструктор - В.А. Букатов. Аванпроект комплекса С-300Ф был выполнен в 1966 году.
Зенитный комплекс С-300Ф предназначен для защиты ордера кораблей от атак современных и перспективных самолетов, крылатых ракет и других средств воздушного нападения, в том числе маневрирующих и летящих на предельно малых высотах над водной поверхностью. Основной задачей зенитно-ракетного комплекса С-300Ф является поражение носителей противокорабельных и противорадиолокационных ракет, постановщиков помех и т.п. на больших дальностях, за пределами зоны самообороны кораблей ордера. В то же время многоканальность, большой диапазон дальностей и высот поражения целей, малое время реакции и высокая скорострельность позволяют комплексу участвовать в отражении массированных налетов средств воздушного нападения вплоть до ближнего рубежа обороны.
Опытный образец комплекса С-300Ф в 1977 году был установлен на БПК пр.1134Б «Азов» и в конце 70-х годов прошел испытания на Черном море. Работы неоднократно прерывались для проведения доработок опытного варианта комплекса и его совершенствования. Испытания комплекса завершились на атомном ракетном крейсере пр.1144 «Киров» в 1983 году на Северном флоте. После принятия в 1985 году на вооружение комплекс устанавливался на тяжелых атомных крейсерах типа «Орлан» (пр.1144 и пр.1144.2, построено 4 единицы) и на ракетных крейсерах типа «Атлант» (пр.1164, всего построено 3 единицы).
Корабельный зенитный ракетный комплекс С-300Ф входит в систему вооружения корабля. Целеуказания ЗРК получает от имеющихся на корабле средств через устройство сопряжения, входящее в состав системы управления. Комплекс через устройство сопряжения связан также с корабельными датчиками углов килевой и бортовой качек, курса и скорости корабля. В режиме автономного поиска комплекс производит обзор пространства и обнаружение целей в заданном секторе ответственности. Многофункциональный радиолокатор, входящий в систему управления, обеспечивает высокую точность сопровождения 6 целей и наведение на них 12 ракет в условиях воздействия активных и пассивных помех. Фазированная антенная решетка установлена на поворотном посту, что позволяет производить обстрел целей практически в любом направлении. Жесткость конструкции антенного поста и электронная стабилизация луча антенны обеспечивают работу комплекса в условиях качки корабля без потери точности наведения ракеты. Многоканальность комплекса реализуется использованием ФАР и быстродействующей электронной системы управления лучом, что обеспечивает быстрое переключение луча антенны при последовательно-циклическом обращении к целям и ракетам. Для пеленгации целей и наводимых на них ракет используется моноимпульсный метод с применением передающего устройства, формирующего как импульсно-пачечный, так и непрерывный сигнал, и корреляционно-фильтровое приемное устройство, обеспечивающее когерентное накопление импульсов внутри пачки отраженных от цели сигналов. В системе телеуправления принят комбинированный метод наведения ракет, заключающийся в том, что наведение ракет на начальном участке траектории осуществляется по командам, для выработки которых используется информация о целях и ракетах, получаемая от многофункционального радиолокатора, а на конечном участке - от полуактивного бортового радиопеленгатора ракеты.
Ракеты, входящие в комплекс С-300Ф, унифицированы с ракетами ЗРК ПВО страны С-300ПМУ. Первоначально для С-300Ф применялись ракеты 5В55РМ и отличались они от сухопутного варианта 5В55Р только устройствами, связанными с контейнером. Около 1990 г. на вооружение была принята ракета 48Н6, разработанная КБ «Факел», а комплекс получил наименование С-300ФМ. Обе ракеты одноступенчатые твердотопливные.
В состав комплекса входит подпалубная пусковая установка (ПУ) барабанного типа. Старт ракеты - вертикальный из транспортно-пускового контейнера (ТПК) с запуском маршевого двигателя после выхода ракеты на высоте 20-25 метров, что обеспечивает пожаро-взрывобезопасность погреба. Старт производится с помощью катапультирующего устройства из контейнера, расположенного под пусковым люком. Для работы катапультирующего устройства используется газогенератор, расположенный в ТПК. Направление и величина угла склонения ракеты после старта определяется программой, вводимой в нее при предстартовой подготовке. После схода ракеты барабан ПУ поворачивается, выводя на линию старта очередную ракету в ТПК. Подпалубные пусковые установки разработаны в КБ завода «Большевик».
Некоторое отличие имеется в размещении подпалубных ПУ и запасе ракет на кораблях различных проектов. Так, на кораблях пр.1164 установлена подпалубная пусковая установка Б-204 с восемью барабанными устройствами на 8 ТПК. На всех кораблях пр.1144 и 1144.2 размещено 12 барабанных установок в составе пусковой установки Б-203А с общим боекомплектом 96 ракет. В состав ПУ входит загрузочное устройство, доставляющее ТПК с ракетами с палубы корабля в погреб и устанавливающее их на направляющие барабанов. Операция загрузки ракет в погреб практически полностью автоматизирована. На крейсере «Адмирал Нахимов» (пр.1144.2, третий корабль в серии) установлен усовершенствованный вариант комплекса с ракетой типа 48Н6Е, который планировалось устанавливать на кораблях последующей постройки. На крейсере «Петр Великий» (пр.1144.2, четвертый корабль в серии), кроме частично модернизированного для использования ракет 48Н6Е кормового комплекса С-300Ф установлен носовой комплекс с новым антенным постом. В процессе модернизации комплекса С-300ФМ на «Петре Великом» ракеты 48Н6 были заменены на более современные 48Н6Е2 с максимальной дальностью пуска 200 км и улучшенными характеристиками поражения баллистических целей (ракеты унифицированы с сухопутным комплексом С-300ПМУ-2). Из-за конструктивных особенностей нового варианта боекомплект ракет уменьшили на 2 до 46. Таким образом, крейсер «Петр Великий» вооружен одним комплексом С-300Ф с 48 ракетами 48Н6 и одним комплексом С-300ФМ с 46 ракетами 48Н6Е2. Для размещения аппаратуры комплекса С-300Ф на кораблях используется помещение площадью 196 кв. м. при боезапасе 48 ракет, площадь занимаемая барабанными ПУ, - 120 кв.м, при боезапасе 64 ракеты – 166 кв. м. Энергопотребление комплекса – 480 кВт.
В комплексе С-300Ф впервые в мире реализован вертикальный старт ЗУР из ТПК в ВПУ, использована помехозащищенная многоканальная система управления, способная одновременно сопровождать 12 и обстреливать 6 целей, а также обеспечивать использование ЗУР для поражения надводных целей. При этом комплекс нечувствителен к пассивным помехам и может работать в условиях воздействия активных шумовых помех. В перспективе возможна дальнейшая модернизация С-300Ф с использованием перспективных зенитных ракет семейства 9М96 разработки КБ «Факел», что позволит в 4 раза повысить боекомплект комплекса. В настоящее время комплекс С-300Ф является лучшим в мире корабельным ЗРК большой дальности.