自1960年首次原子弹试验成功，法国潜射弹道导弹已经发展了5代，其中第4代的M4导弹使法国拥有了分导式再入多弹头技术，第5代的M51潜射弹道导弹由M45潜射弹道导弹演变而来。
20世纪70年代中期，法国开始了M4系列导弹的研制。M4系列导弹共有M4A，M4B、M45三种型号，分别携带TN70、TN71和TN75弹头，这些弹头的尺寸越来越小，突防能力越来越强。其中TN75弹头是法国国防部向原子能委员会提出为M45设计的一种小型化核弹头，该弹头于1992年开始生产其再入体具有一定的隐身能力，安装了较为成熟的突防装置。
1991年7月，法国开始全面研制M5潜射弹道导弹。不久，法国国防部长皮埃·若斯宣布将研究潜艇和地下井通用的弹道导弹，并命名为“混合型MS5”。该计划要求M5导弹射程达到6000-10000千米，采用TN76轻小型分导式弹头，原计划准备携载12枚多弹道的子弹头，但考虑到冷战结束，法国决定仍采用6枚子弹头。1996年，随着法国“三位一体”核力量转变为海空力量构成的“两位一体”结构，“混合型MS5”计划终止。同时，由于冷战后法国宣布暂停核武器试验，为M5配属的新型核弹头TN76的研制计划不得不冻结，为此法国修改了原来的M5计划，简化了设计，仍使用原来装备M45的TN75弹头，这就是M51潜射弹道导弹计划。按照计划，法国定于2010年装备该弹，其总研制费用约300亿法郎。
1997年，在因经费问题推迟8个月后，M51潜射弹道导弹计划正式开始实施。2001年10月，M51导弹的第一级固体火箭发动机D511演示模型成功通过耐压测试，这是整个导弹开发过程中的关键一步。2004年11月，法国开始正式采购M51导弹。2006年11月9日至2010年1月27日，法国先后4次成功进行了M51导弹的试射。2010年9月20日，随着第4艘也是最后一艘“凯旋”级弹道导弹核潜艇“可畏”号列装法国海军，M51导弹正式装备于“凯旋”级弹道导弹核潜艇。
由于M51导弹使用了即将接近服役年限的TN75弹头，为此法国正在发展新型核弹头TNO（海射核弹头），换装TNO的新型M5按惯例将被称为M512，预计在2015年正式服役。作为法国新一代三级固体战略导弹，M51潜射弹道导弹将是法国2010年以后主要的潜射弹道导弹，是法国未来实施战略核威慑的主要工具。
