Разработка КА данной серии велась в период 1967-1969 гг. и дошедшая, в конечном итоге, до стадии летно-конструкторских испытаний.

В НПОЛ после старта В-67 появилась передышка в "венерианских делах”, которая была использована для продолжения работ по марсианской тематике. Но теперь уже приходилось ориентироваться на астрономическое окно конца марта 1969 года. С осени 1967 года развернулись работы по проекту М-69 (конструкторское обозначение 2М). Два года перерыва между 1М и 2М оказались к лучшему: теперь конструкторы могли делать аппарат массой уже 5 тонн для запуска с помощью новой РН 8К82К (УР-500К, "Протон-К”). Эта ракета проходила тогда летно-конструкторские испытания. ОКБ-1 использовать этот челомеевский носитель не планировало, опираясь лишь на ракеты собственной разработки. Бабакин же выбирал то, что ему казалось лучше. Запустить 5-тонный аппарат к Марсу было лучше, чем однотонный. В последствии все аппараты НПОЛ выводились на орбиты только РН-8К82К с разгонными блоками серии Д разработки ОКБ-1.

В проекте М-69 рассматривались три варианта исследования Марса: прямое попадание, пролетно-посадочная схема и выход на орбиту искусственного спутника Марса со сбросом на планету спускаемого аппарата.

Первый вариант предполагал прямой перелет, когда станция достигает планеты Марс, входит в атмосферу и совершает посадку на ее поверхность. В этом случае передача на Землю научной информации о планете, ее атмосфере производится непосредственно при снижении и с поверхности Марса после посадки. Однако в этом случае на спускаемом аппарате должен быть установлен очень мощный передатчик, чтобы сигналы от него можно было бы принимать на Земле. Это был бы повтор проектов 2МВ-3 и 3МВ-3.

Второй вариант — пролетно-посадочный — предполагал, что в момент пролета мимо Марса от станции отделяется посадочный аппарат. Он совершит мягкую посадку на планету и передаст научную информацию на пролетный отсек станции для последующей ретрансляции на Землю. Такой вариант был реализован в программе М-73.

По третьему варианту станция после подлета к планете должна была отделить спускаемый аппарат, а орбитальный отсек перешел бы на орбиту искусственного спутника Марса. Находясь на орбите, станция ретранслировала бы научную информацию от спускаемого аппарата и проводила дистанционные исследования планеты. Конечно, последний вариант был наиболее привлекательным. На нем в НОПЛ и остановились.