1953年9月，响尾蛇的测试型号XAAM-N-7的响尾蛇原型导弹试射成功，据说之前13次发射全部失败了，但是William B.McLean和他的研发团队耐心的寻找故障原因并不断修正设计上的缺陷，经过不懈的努力，终于在第14次试射中成功地击落了QB-17靶机。这一个次型后来更改编号为GAR-8，后又改为AIM-9A，其英文名称被命名为Sidewinder，取自一种蛇类的名称，这种蛇体积很小，平时使用红外线感知器官来捕捉温血猎物，AIM-9A又被称作响尾蛇1型。

1956年，响尾蛇导弹的最初的生产型号AAM-N-7（后来AIM-9B）正式投入使用，而其性能则开始伴随着在实战中的实践而不断改进提高，AIM-9由多个公司各自生产的不同部件组装而成，这其中包括两个主制造商福特航宇和雷声公司。

AIM-9空空导弹主要有AIM-9C、9D、9G、9H、9E、9J、9N、9P、9L、9M 10多个型号，性能不断提高，已发展到第三代AIM-9L/M。

1956年7月14日，美国大西洋舰队部署在伦道夫号航空母舰上的VA-46中队首次在F9F-8黑豹战斗机上使用响尾蛇导弹。同年8月太平洋舰队“好人理查德”号航空母舰上的VF-211中队与他们的FJ-3M战斗机接收到第一批的导弹。首款实战型响尾蛇导弹，型号AIM-9B于1956年进入美国空军服役。

1957年，美国空军开始在本土防空单位的F-104战斗机上面佩挂响尾蛇导弹。

1958年9月24日，中国大陆歼-5编队与台湾地区空军24架F-86编队在浙江温州地区上空遭遇。飞行员王自重因掉队被12架F-86围困，单机击落敌两架F-86后，被F-86携带的AIM-9“响尾蛇”导弹击落，这是世界上第一次实战中空空导弹取得的战绩。当天F-86发射的AIM-9中有一发未爆炸，坠落后被中方发现。与此同时，苏联先后派出两批专家向中国索取了有关技术资料和部分残骸实物，不久在此基础上试制成功了K-13（AA-2）空空导弹。1962年，苏联向中国有偿提供米格-21战斗机和K-13空空导弹的技术资料和样品，中国仿制了K-13导弹，命名为霹雳-2号。

2002年，美国海军专门举行了一场纪念仪式，纪念响尾蛇导弹诞生50周年。

当地时间2023年12月15日，美国国防部表示，美国国务院已经批准向日本出售44枚AIM-9X Block II响尾蛇导弹及相关设备。

当地时间2024年3月15日，美国国务院已批准向意大利出售价值9060万美元的AIM-9X“响尾蛇”短程导弹和相关设备，用于意大利F-35战斗机的训练。

当地时间2024年3月28日，波兰副总理兼国防部长科西尼亚克-卡梅斯在社交媒体上称，美国国会已批准向波兰出售先进导弹系统，该笔交易包括AIM-9X Block II型“响尾蛇”近程空对空导弹。

当地时间2024年9月6日，美国国防部表示，美国国务院已批准向荷兰出售“响尾蛇”导弹，预计价值为6.91亿美元。

AIM-9空空导弹的导引头结构酷似人眼的结构，使用一个矩形透镜（这个透镜的横截面应该是抛物面形状，类似于放大镜）替代了Enzian导弹控制系统中原有的“操舵”镜，前者被安装在导弹的头部，其对角线交点被垂直固定在导弹轴线上，透镜可以围绕这个圆心水平转动。红外线感应器则被安装在透镜的后方。当透镜平面的长轴、导弹的中轴线还有从目标通过镜片折射到红外线感应器的红外线处于一个平面时，目标发射的红外线就可能被红外线感应器感知。因此透镜折射目标热辐射到达红外线感应器的连线和导弹中轴线之间夹角可以引导导弹飞向目标所在大致方向，响尾蛇探测到的目标偏离导弹轴线的角度大小取决于目标热辐射到达透镜时，其折射点距离透镜边缘有多远。

响尾蛇通过改进跟踪方式来提高自己的命中率。Enzian导弹通过将望远镜捕获的影像直接输送给控制系统来控制导弹飞向目标，就好像前者就是一个操纵杆一样。这意味着导弹在几乎所有条件下都只能直接飞向目标，通过尾追的方式来击落目标。为此导弹不得不在航程内保持足够的速度优势来追逐目标，以便在追踪过程中击落目标。而响尾蛇则采取了不同的跟踪方式，一种被称为偏置导引的跟踪方式，响尾蛇并不直接飞向红外线感应器感知到的目标方向，而是飞向目标未来将要到达的位置，在那里与目标“会合”。

但是仅仅靠这个还是不够的，响尾蛇必须具备飞行中修正自身飞行方向的能力。如果飞行过程中导弹一直以导弹长轴为轴心进行自旋，那么势必影响导引头中透镜自旋时的速度恒定性，进而影响导弹跟踪目标时的精度。为了修正导弹自旋带来的精度偏差，要设计一种感应器来感知和修正这些偏差。所以在导弹尾部的稳定翼面外 侧又加装了很小的控制翼面，它们被称为“陀螺舵”。飞行过程中高速气流流过这些翼面，如果导弹开始自旋，高速气流流过控制翼面时产生的扭转力矩迫使导弹恢复稳定状态，从而保证了跟踪精度。这样响尾蛇的设计师们用一种很简单的机械装置达到了与复杂的控制系统相同的效果。

AIM-9空空导弹为圆柱形弹体，配有防滚动的后尾翼，弹头后还配有可拆卸的双三角形控制面，这样可大大改善导弹的机动性。整个导弹分为四个主要部分，导引控制段、主动光学靶标探测器、战斗部和动力系统。细分则为九个主要组件，包括火箭发动机，提供推力驱使导弹在空中飞行；后稳定翼，提供必要的升力保持导弹飞行高度；导引头，观察从目标发出的红外线；制导控制电子设备，处理来自导引头的信息，并计算导弹的正确飞行路线；动作控制部分，根据制导电子设备发出的指令调整导弹前端附近的飞行翼片；飞行翼片本身，控制导弹在空中的飞行方向——就好像飞机机翼上的副翼，运动的飞行翼片在导弹的一侧产生拉力（增加风的阻力），使其转向该方向；弹头，实际摧毁敌机的爆炸装置；引信系统，当导弹到达目标时引爆弹头；电池，为弹载电子设备提供电源。

AIM-9空空导弹多数都采用了Mk36无烟发动机作为自己的动力系统，由于导弹飞行时没有明显的尾迹，敌机飞行员难以通过肉眼来发觉，更谈不上及时避让了。此外动力系统还包括专用的固定装置用来将导弹固定在发射挂架上。导弹尾部的尾翼用来保证导弹飞行稳定，避免飞行中翻滚；而尾翼上的陀螺舵则用来避免导弹飞行中出现自旋。而到了最新型的AIM-9X型导弹则取消了陀螺舵的设计，因为导弹内部已经有专门的姿态控制系统保证导弹飞行过程中不会发生自旋。此外新型响尾蛇采用了矢量控制系统，通过改变发动机尾喷口喷气方向来控制导弹的飞行方向，从而让导弹有了更加敏捷的飞行能力。

AIM-9H/L/M型导弹装有一个11千克重的连续杆战斗部，所谓连续杆战斗部就是由一组金属棍采取首尾相连的方式连在一起形成一个金属环，平时压缩在一起，爆炸时由于炸药产生的冲击波瞬间，金属环瞬间张到最大。这种战斗部爆炸时威力很大，金属环张开时产生的机械力能甚至能将邻近的敌机拦腰切断。所有其他类型的老式响尾蛇则配备了一个10千克重的破片战斗部。而最新型的AIM-9X型导弹沿用了AIM-9L的环形破片战斗部——WDU-17/B型战斗部，由美国Argotech公司研制。这种战斗部有约200根钛棒构成，总重4千克。

AIM-9空空导弹导引控制段后面就是主动光学靶标探测器，即引信。响尾蛇的引信历经无线近炸、红外近炸和激光近炸三个发展阶段，其中红外近炸引信成为技术最成熟、使用最广泛的一种组件：由四个红外线发射器和对应的探测器构成，他们用来探测导弹和敌机的相对距离是否发生变化。当距离拉远时，战斗部不会爆炸；反之，引信发出信号导致战斗部爆炸。而AIM-9L之前的老式响尾蛇多采用无线近炸引信；最新的AIM-9X型导弹则开始采用新型的激光近炸引信来对付采用了红外抑制技术和非金属材料制造的隐形飞行器。

AIM-9空空导弹的导引控制段主要用来控制导弹飞行，由于采用了红外自动寻的系统，其最前端是红外线探头，包括旋转标线、反射镜、四个光敏电阻元件（到AIM-9X导弹时该部件已经被平面扫描焦平面阵替代）、电动马达还有电枢。红外线探头被布置在导弹弹头的球形玻璃罩内。探头之后就是导弹控制系统，包括数据采集、信号分析、直到最终生成控制信号来引导导弹飞行。此外在导弹弹体上还有一根控制脐带，平时插在导弹挂架的控制接口上。当导弹发射时，发射信号就是通过这根脐带传递给导引控制系统的，而当导弹发射出去后脐带也被扯断留在挂架上。由于红外线探头属于热敏元件，温度越低其敏感度越高，所以必须为其配备专门的冷却系统，因此从AIM-9L/M型开始导弹搭载一个35MPa气压的氮气瓶，此外为响尾蛇配备的导弹挂架上也开始配备专用的高压氮气瓶。而最新型的AIM-9X型导弹则包含一个低温发动机来负责冷却红外导引头。冷却系统后面是两个电动舵机，负责控制导弹的鸭式前翼，而最新的AIM-9X由于采用了矢量推进技术，所以也省去了这两个舵机。而舵机后面，也就是导引控制段的最后一个组成部分是一个燃气发生器用来提供动力将制导信号转变为能够控制舵面旋转的机械力矩。在最新的AIM-9X型导弹中这个部分也被热电池替代。

AIM-9A

又被称作响尾蛇1型，AIM-9A生产数量大约3500枚，服役时间很短，1957年开始就陆续由性能更好的AIM-9B取代。

AIM-9B

1956年装备，第一种实用型弹。它只能尾追攻击慢速大型目标，易受干扰。

AIM-9C

响尾蛇导弹系列里面最特别的一个次型，它的导引方式并非红外线导引，而是半主动雷达导引。

AIM-9D

福特航太和雷神共同生产，采用新的导向装置及飞控系统，以硫化铅光电池寻标器搭配氮气（Nitrogen）冷却系统，俯视角可达40度，光网频率由70Hz提高到125Hz，追踪目标的能力为每秒12度。于1965年进入美国海军服役。

AIM-9E

由5000发经由寻标器升级过后的AIM-9B。

AIM-9G

自G型开始，响尾蛇导弹增加扩搜寻模式（Sidewinder Extended Acquisition Mode，SEAM），这个模式利用驱动装置让导引头以预定的摆动路径进行目标搜索，或者可以先由发射飞机上的雷达带领寻标头搜索目视距离以外的目标，当寻标头锁定目标的红外线讯号之后，雷达解除对寻标头的控制，让导弹进入准备发射阶段。这个模式可以增加响尾蛇导弹的接战距离与效率，越战时即曾经被F-4战斗机大量使用。

AIM-9H

为解决真空管电路导致导弹可靠度极差的困扰，福特航太公司由AIM-9H开始使用晶体管电路，这型导弹保留了AIM-9G绝大部分的导向及控制系统，追踪速率则提升到每秒20度，成为当时运动性最佳的导弹。福特航太公司和雷神公司共为美国海军生产了7720枚的AIM-9H。

AIM-9J

1975年装备，增大了射程，抗干扰能力提高，有一定的全向攻击能力。

AIM-9N

AIM-9J的后续发展型，重新设计了AIM-9J的各项电子系统，以提升导弹系统的性能与可靠度，最初称为AIM-9J1，福特航太公司生产超过7000枚，专供外销用。

AIM-9P

1970年代初期由美国空军提供经费所发展，主要目的是提供外销更具成本效益的导弹，后来也有相当数量进入美国空军服役。这型导弹共生产了21000枚，部分是全新产品，部分则是由AIM-9B/E/J修改而来。瑞典空军赋予的编号是Rb.24J。在外观上与AIM-9J/N相当类似，有个圆锥形弹鼻，以及弹体前方有控制鳍翼。

AIM-9L

响尾蛇系列导弹中第三代产品，1978年装备，是在9J的基础上改进而成的。具备全向攻击能力，提高了战斗部威力、速度，机动能力强。台湾自1950年代以来，先后订购装备过9B、9J、9N（2、7联队)和P4（1联队)等型号。1990年代又购买了900枚9L型导弹，主要装备F-16A/B型战斗机。

AIM-9M

AIM-9L的修改型，1982年末开始生产，为第三代响尾蛇导弹，主要加强寻标器的抗干扰能力。

AIM-9S

AIM-9M的降级版，将反反制的能力降低，专门用于外销，第一个客户是土耳其。中国台湾地区也有采购一批，配置于AH-1W超级眼镜蛇攻击直升机上，用于直升机自卫空战时使用。

AIM-9X

响尾蛇系列最新型，于2003年末达到初始操作能力（Initial Operating Capbility），正式开始服役。AIM-9X以AIM-9M的固态推进火箭与弹头，配合全新设计红外线影像寻标头与导引系统，弹体，缩小的弹翼与控制面以及燃气舵等，将响尾蛇导弹的能力提升到一个全新的境界。经过为数众多的试射评估以及超过3500小时的飞行测试，2004年美国海军与海军陆战队开始在F/A-18C上配备AIM-9X，稍后军方正式同意进入量产阶段，其中海军将先采购600枚实弹与训练弹。2005年第一季雷神公司宣布他们已经递交1000枚AIM-9X给美国海军和空军，未来20年总数将会达到10000枚。AIM-9X推出之后很快受到其他国家的注意与采购，到2006年4月止，已经有443枚实弹与153枚训练弹的外销纪录，输出的国家包括波兰178枚，丹麦60枚，韩国41枚与瑞典不明数量的采购，已经确认的订单还有土耳其127枚实弹与22枚训练弹，芬兰150枚以及沙特阿拉伯等。

AIM-9空空导弹对所有的红外线导引空空导弹的基本设计概念都有深厚的影响，苏联的第一款红外线导引空对空导弹K-13（北约代号AA-2空空导弹）实际上是仿造响尾蛇而来，苏联设计人员对响尾蛇导弹的设计也赞赏不已。

“响尾蛇”导弹的制造成本低，是西方使用最广的空空导弹，在美国以外还被27个国家采用。其产量超过11万枚，其中约1%已用于实战，包括越南战争和海湾战争，据估计曾成功击落过270架飞机。