R-39 był wystrzeliwany przez ciśnienie zmagazynowanych gazów (zimny start), natomiast specjalny system przeciwwstrząsowy na paliwo stałe generował otulinę gazową wokół pocisku, której zadaniem było zmniejszenie efektu oddziaływania ciśnienia hydrodynamicznego na pocisk podczas podwodnej fazy startu. Zapłon silnika pierwszego stopnia następował po opuszczeniu przez pocisk wyrzutni.
Testy pocisku rozpoczęły się w 1979 roku próbami przeprowadzonymi z pokładu okrętu K-153 (projekt 629/619), kontynuowanymi następnie przez testy ze stanowisk lądowych. Spośród 17 testów lądowych, połowa zakończyła się fiaskiem wynikłym z problemów z silnikami pierwszego i drugiego stopnia. Po przekonstruowaniu systemów napędowych kontynuowano z pokładu pierwszego okrętu projektu 941 (TK-208) testy, z których 11 zakończyło się sukcesem.
System D-19 został zaakceptowany do służby w roku 1984. Po okręcie TK-208 także pięć kolejnych jednostek tego projektu otrzymało po 20 pocisków tego systemu, przy czym formalne przyjęcie do służby pocisków R-39 nastąpiło w 1989 roku. Już w roku 1980 rozpoczęły się prace nad następcą tego pocisku dla projektu 941 – R-39M, który miał być przenoszony także przez okręty przyszłego typu Borei („Jurii Dołgoruki”).