1965年初，在研制海鹰-1的同时，由三院总体部在已有的论证基础上提出的另一个方案。也是基于“上游-1”导弹进行改型，进一步增加射程，弹上成件要求与海鹰-1通用的。当年4月获得国防科委批准通过。8月列为国家发展型号，1966年被命名为“海鹰-2”导弹。
海鹰-2的设计相对较为成熟。为加大燃料装载量，重新设计了导弹弹体中段，采用承力箱结构。这样能够在增加燃料容量的同时，加大弹体结构强度。在设计中使用了从苏联进口的“乌拉尔”计算机。1966年8月组装出静力试验弹。
按照544弹和“上游-1”导弹的技术规定，需要用两发导弹弹体进行全程发动机热试车。但在当时由于政治运动的干扰，工厂情况极为混乱，进度难以保证。因此有人提出用一发弹的弹体做两次试验，即使试验不成功，也只需更换电缆和舱内部件。在第一次试车时，发动机燃气发生器的燃烧室喉部被烧穿，更换后继续试车。第二次试车获得成功。这个试车的弹体又被改成了振动试验弹，一个特殊的历史时期，就这样创造出了世界导弹研究史上的一个让人备感辛酸的“奇迹”。
1967年5月19日，中央军委才正式批准研制海鹰-2岸舰导弹，此时导弹的研制已经进入了整体组装阶段。当年秋季，前往锦西23基地作飞行试验，秋季是锦西23基地最好的试验季节。在这里正好遇上海鹰-1导弹也在进行打靶试验，而且正为上文所提到的接连出现近失弹，没有命中目标而忙呼，海鹰-2研制人员因此同时也参与到了为海鹰-1解决这一问题的技术攻关中。
9月29日，海鹰-2首发直接命中目标。10月27日打靶时，时任中央军委副主席的聂荣臻元帅到场观看，那发导弹也很精彩地直接命中目标。1968年秋季又是两发两中，这样海鹰-2以四发四中的成绩圆满结束了试验性飞行。研制中的技术问题很顺利地解决了，真正的麻烦出现在生产上。按照试验大纲必须进行7发弹的试验，达到5发命中才能算合格。当时正处于文革时期，领导机构一片混乱，大批干部被下放劳动，想生产出7枚弹很困难，连人都找不齐。最后是留守的几个人员，用剩下的零部件，竭尽全力“凑”出了5发弹。尽管如此，这些弹运到锦西23基地后，发现质量问题很多，参试人员只好日夜连续奋战进行调试和排查故障。试验结果取得了5发4中。其中进行最大射程试验的那枚导弹曾经还临时修补过箱体泄漏并更换过雷达，不过还是在最大射程上直接命中了靶船。试验最小射程的那枚弹是近弹，在靶前250米处入水爆炸。在发射最后两发弹时，采用的是两发齐射，双双命中目标。
相对于海鹰-1，海鹰-2导弹的外形基本没有变化，但体积进一步的增大。由于051设计时预留位置就是海鹰-1，这一点最终限制了海鹰-2的使用，使其在后来无缘上舰。海鹰-2全长达到了7.84米，全重2988公斤，有效射程达95公里。这一射程已经存在了超视距探测的问题，在水天线之外，有约40千米的射程为雷达盲区，而当时对这一问题的解决非常简单，将331型雷达部署在沿海高山之上来延伸探测范围。国外很多刊物都曾记载用于051驱逐舰的海鹰-1导弹射程为95千米，究其根源，恐怕就是将海鹰-1与海鹰-2混淆后的一个误判，同样的错误在对中国护卫舰的描述中也出现过，053系列所装备的“上游-1”导弹同样常被误认为是所谓的“射程95千米的海鹰-1”，而这种错误又被国内很多媒体照搬了回来而广为流传。根据境外媒体的报道，海鹰-2开始大规模列装中国海军岸防部队应该是在1980年前后，之后不久，便又推出了被命名为C-201的出口型。
海鹰-2岸舰、舰舰导弹1974年设计定型，原为岸对舰导弹，后改为岸舰通用。最大有效射程：95～100公里。最小有效射程：20公里。导弹平飞速度：1170千米/小时。导弹平飞高度：30～50米。制导方式：导弹：自主式控制加自动导引地面火控系统：攻击目标运动前置点。制导有效性：捕捉概率98%、对目标的自导命中率90%。发射点高度范围：0～400米。发射架射击扇面：±85度。发射方式：单射或齐射。导弹起飞重量：3000千克。弹全长：7.36米。导弹直径：0.76米。弹翼展：2.4米战斗部重：513千克。
