История полигона началась 13 мая 1946 года, когда было принято постановление Совета Министров СССР о развитии реактивной техники и вооружения в стране. В минимально короткие сроки инженерными войсками на Государственном центральном полигоне была создана необходимая база для огневых стендовых испытаний и стендовых работ. За успешное проведение испытаний ракетной техники первого и второго поколения в 1972 году полигон Капустин Яр награжден орденом Красной Звезды, а в январе 1977 года — орденом Красного Знамени.
В настоящее время в структуру полигона Капустин Яр включены научно-испытательные центры вооружения и военной техники РВСН, Сухопутных войск, научно-исследовательский испытательный центр средств ПВО, а также испытательный полигон Сары-Шаган на территории Республики Казахстан. 4-й ГЦМП представляет собой единый научно-исследовательский комплекс, имеющий высокий научно-технический потенциал, развитую экспериментально-техническую базу, выгодные климатические условия, территорию и воздушное пространство, позволяющие проводить испытания и совместную отработку систем вооружения в интересах всех видов и родов войск Вооруженных сил Российской Федерации.
Капустин Яр является одним из основных полигонов для отработки перспективных образцов боевого оснащения ракет стратегического назначения и подтверждения правильности конструктивных и технических решений, применяемых при разработке новейших отечественных ракетных комплексов. Специалистами полигона постоянно ведутся научные исследования, направленные на совершенствование методологии полигонных испытаний, разработку методов и способов, улучшающих характеристики испытываемых образцов, совершенствование экспериментально-испытательной базы.
