Разработка АУР нового поколения проходила на фоне совершенствования средств ПВО и систем электронной борьбы, приведших к снижения эффективности прежних моделей ракет. На вооружение поступали зенитные комплексы, способные поражать не только самолеты и вертолеты, но и обеспечивать противоракетную оборону (например, отечественный С-300 и американский "Пэтриот"). Требовались радикальные решения в системах наведения и управления АУР, которые бы позволили достичь повышенной дальности при высокой точности, помехозащищенности и малой уязвимости. Задачи носили противоречивый, а то и взаимоисключающий характер: пуск с дальних рубежей вне зоны ПВО противника затруднял целеуказание и наведение, "помощь" с борта самолета-носителя мешала скрытности применения, а достижение высоких скоростей приводило к усложнению конструкции и управления ракетой, требуя перехода на новые материалы, элементную базу и более мощные рулевые приводы.

Обратившись к тематике АУР фронтовой авиации, МКБ "Радуга", прежде специализировавшееся на крылатых ракетах большой дальности для ДА и АВМФ (единственным исключением были противорадиолокационные ракеты X-28 и Х-58), использовало наработанный опыт для разработки "изделия Д-9", принятого на вооружение как "комплекс авиационного вооружения Х-59 "Овод". От прежних ракет Х-59 отличалась существенно большей дальностью.

Ракета Х-59 стала развитием удачной конструкции Х-29Т с телевизионной ГСН, зарекомендовавшей себя как высокоточное оружие, с использованием ряда удачных схемных решений Х-58. Однако первоначальное намерение создать "телевизионный вариант" Х-58 пришлось отвергнуть: высокоскоростной профиль полета Х-58 не обеспечивал на подлете к цели требуемого времени для поиска, распознавания и "привязки" к цели телевизионной ГСН. Достаточно кропотливая и длительная процедура, требующая участия летчика, заставила снижать скорость на этом этапе, обеспечивая запас времени на целеуказание.
 

Х-59 предназначалась для поражения важных объектов, как правило, прикрытых ПВО. В силу этого требованием к ракете было обеспечение стрельбы со средних дальностей (до 40 км), реализованное с помощью двухэтапного наведения: автономного программного на начальном участке полета и радиокомандном с последующим самонаведением при выходе на рубеж обнаружения цели. Положение цели должно быть установлено перед полетом, а ее координаты запрограммированы в запоминающем устройстве ПРНК носителя. При выходе на рубеж в 5-10 км от цели начинается командное наведение с помощью ТГСН.

Преимуществами телекомандной системы наведения (ТСКН) "Текон-1" (названной по наименованию Львовского НПО, известного также своими телевизорами) стала возможность "дистанционного" поиска и детекции цели, осуществляемых с помощью телевизионной головки на значительном удалении от носителя (прежде процесс осуществлялся при нахождении ракет на подвеске и ограничивался небольшим расстоянием до цели по возможности ее визуального обнаружения); значительно возросшая точность попадания ў наведение летчиком возможно практически до поражения цели; осуществление всеракурсного управления ракетой, в том числе при отходе самолета от цели. Аппаратный подвесной контейнер ПК-9, оборудованный антенными блоками передней и задней полусферы, обеспечивает процесс наведения и после отворота носителя на обратный курс, позволяя самолету выходить из атаки после пуска, не входя в зону зенитного огня, а радиокомандная коррекция в реальном масштабе времени позволила уверенно поражать даже малоконтрастные объекты, "неподходящие" для обычной ТГСН, к которым те не могли осуществить привязку.

При испытаниях комплекса вооружения Х-59 на Су-17М4 были достигнуты отличные результаты: ракеты не раз поражали мишень с попаданием в радиусе 1-1,5 м от "креста". К 1984 году испытания прошли с положительным заключением и Х-59 была рекомендована для оснащения стоявших на вооружении истребителей - бомбардировщиков, но, в конечном счете, от этого отказались в пользу внедрения ракет на фронтовых бомбардировщиках Су-24М, где в роли оператора наведения выступал штурман. Решение мотивировалось не столько эргономическими соображениями, сколько скорым свертыванием производства Су-17М4. В итоге, Су-24М стал единственным типом самолета советских и российских ВВС, вооруженным Х-59. За создание "высокоточного авиационного комплекса Х-59" его разработчикам в 1984 году была присуждена Государственная Премия СССР.

 

Для наведения используется двухканальная аппаратура связи. По ее видеоканалу на борт самолета-носителя передается изображение местности по курсу полета ракеты, а оператор, удерживая цель в перекрестии экрана видеокомандного устройства, осуществляет полуавтоматическое наведение по командному радиоканалу. При уверенном захвате светоконтрастного объекта ТГСН может быть переведена в режим самонаведения. Привязка ТГСН к цели осуществляется совмещением подвижного перекрестия прицела с изображением выбранной цели на экране (аналогично тому, как это делается в компьютерных играх), а пуск может производится с малых высот и со значительных расстояний вне зоны захвата цели ТГСН.

Х-59 имеет схему "бесхвостка" с развитым крылом и дестабилизаторами, складывающимися при транспортировке и на подвеске. Ракета снабжена двумя РДТТ: стартовым в сбрасываемом блоке и двухсопловым маршевым (возвращение к боковым соплам было вызвано занятием хвостовой части антенным блоком), первый из которых работает на этапе программного полета, а затем отстреливается с помощью пиротолкателей, освобождая антенны включающейся в работу ТСКН. Полет при этом продолжается при помощи РДТТ второй ступени, обладающего небольшим удельным импульсом и поддерживающим дозвуковую скорость порядка 285 м/с.. Для защиты окна телевизионной головки от пыли и, особенно, насекомых (что особенно существенно при полете на малых высотах) в полете под носителем Х-59 имеет легкий металлический кок из АМГ-6, сбрасываемый при пуске и раскрытии перьев дестабилизаторов. БЧ ракеты фугасная, проникающего действия, массой 148 кг, обеспечивающая поражение основных целей - укрытий, хранилищ, штабов и других защищенных сооружений.

Как и в Х-58, управление ракетой осуществляется электромеханическими рулевыми приводами, питающимися от бортовой аккумуляторной батареи и преобразователя. Для осуществления маловысотного полета в состав аппаратуры входит радиовысотомер. Основными конструкционными материалами служат легкие сплавы и высокопрочная нержавеющая сталь ВНС-2 в агрегатах фюзеляжа, крыло сварное из легкого сплава АМГ-6 с лонжеронами из ВКЛ-3. Для обеспечения теплоизоляции грузоотсек и аппаратные отсеки Х-59 изнутри оклеены слоем синтетического материала, а гаргрот с арматурой и проводкой энергопитания для повышения жесткости залит пенопластом вместе с установленными в нем жгутами и разъемами. Для подвески и пуска Х-59 служит унифицированное авиационные катапультное устройство АКУ-58-1.