Работы по модернизации комплекса «Оса» с целью расширения его зоны поражения и повышения боевой эффективности (под шифром «Оса-А») в соответствии с Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР были начаты в 1971 г. со сроком окончания в 1974 г. Кроме того, решением ВПК от 7 февраля 1973 г. № 40 было поручено провести опытно-конструкторскую работу по получившему название «Оса-К» варианту ЗРК с увеличенным количеством ЗУР на боевой машине до 6 и размещением ракет в транспортно-пусковых контейнерах. Разработка комплексов «Оса-А» и «Оса-К» была закончена в 1973 г. проведением заводских испытаний их опытных образцов.

Совместным решением ГРАУ, МРП, МАП и других министерств в октябре 1973 г. было предусмотрено переоборудование опытного образца боевой машины 9А33БМ комплекса «Оса-А» для размещения на ней нового пускового устройства на шесть ракет 9М33М2 в транспортно-пусковых контейнерах. Совместные испытания переоборудованного опытного образца боевой машины 9А33БМ2 в составе ЗРК 9К33М2 («Оса-АК») и ЗУР 9М33М2 проводились на Эмбенском полигоне ГРАУ с сентября 1974 г. по февраль 1975 г. (начальник полигона Б.И.Ващенко) под руководством комиссии во главе с В.А.Сухоцким и в 1975 году комплекс был принят на вооружение.

Комплекс «Оса-АК» по сравнению с ЗРК «Оса» имел расширенную зону поражения.

В боевой машине 9А33БМ2 была изменена структура счетно-решающего прибора, улучшены точностные характеристики контура управления для обеспечения наведения ракеты на скоростную (до 500 м/с вместо 420 м/с у «Осы») и маневрирующую с перегрузкой до 8 ед. (вместо 5 ед.) цели.

Обеспечена возможность поражения на догонных курсах при скорости до 300 м/с. Улучшены условия автосопровождения цели в пассивных помехах введением режима внешней когерентности в станции сопровождения целей. Улучшена помехозащищенность комплекса в целом. Часть блоков выполнена на новой элементной базе с уменьшением их массы, габаритов, потребляемой мощности и повышением надежности.

В ракете был доработан радиовзрыватель путем введения в него двухканального приемника с автономной схемой анализа высоты в момент взведения, что обеспечило несрабатывание радиовзрывателя от земли на высоте до 27 м. В связи с размещением в контейнере ЗУР была оснащена крылом с механизмом раскрытия после старта. В транспортном положении верхние и нижние консоли складывались навстречу друг другу. Перед стартом передняя и задняя крышки контейнера открывались и подымались, вращаясь относительно осей крепления.

Увеличен с 1 года до 5 лет срок гарантийного контроля, повышена радиационная стойкость ракеты.