Разработка разведывательного ИСЗ была начата в 1956 г. по Постановлению Совмина СССР о создании «Объекта Д», которым задавалось создание «Спутника-3». Текст Постановления якобы до сих пор засекречен, но на основании Постановления начата разработка «Объекта ОД-1», который предназначался для фотографической разведки из космоса. Первоначальная конструкция 1957 г. предполагала размещение всего оборудования в приборном отсеке со спуском на землю кассет с отснятой фотопленкой в специальной конической капсуле-спускаемом аппарате. Рассматривались разные варианты конструкции КА массой от 1.5 до 4.5 тонн.

В 1959 г. С.П.Королев предлложил для пилотируемого корабля и для КА фоторазведки использовать единую конструкцию пилотируемого варианта корабля. Постановление о разработке ИСЗ для ведения фоторазведки вышло 25 мая 1959 г. К апрелю 1960 года был разработан эскизный проект корабля-спутника «Восток-1», представленного как экспериментальный аппарат, предназначенный для отработки конструкции и создания на его основе спутника-разведчика «Восток-2» и пилотируемого космического корабля «Восток-3». Порядок создания и сроки запуска кораблей-спутников были определены Постановлением ЦК КПСС № 587-238 «О плане освоения космического пространства» от 4 июня 1960 года.

Все корабли данного типа имели название «Восток» и после запуска в космос Юрия Гагарина в 1961 году разведывательный спутник «Восток-2» был переименован в «Зенит-2», а сама серия космических аппаратов данного типа получила название «Зенит». Разработка КА была завершена в июле 1961 г. К этому времени первый КА "Зенит-2" прошел наземную отработку и был готов к отправке на полигон для летных испытаний.

Первый пуск «Зенита-2» состоялся 11 декабря 1961 года, но из-за ошибки в третьей ступени ракеты, корабль был уничтожен путём подрыва. Второй пуск состоялся 26 апреля 1962 г. успешно - аппарат получил название «Космос-4». Однако сбой в системе ориентации не дал получить от спутника первых результатов. Третий «Зенит-2» («Космос-7») был запущен 28 июля 1962 года и успешно возвратился с фотографиями одиннадцать дней спустя. В рамках летно-конструкторских испытаний было проведено 13 запусков КА «Зенит-2», 3 из которых закончились аварией ракеты-носителя. 

В 10 марта 1964 года Постановлением Совмина СССР космический аппарат "Зенит-2" с ракетой-носителем и испытательным оборудованием принят на вооружение. Серийное производство было организовано в ЦСКБ "Прогресс" в г.Куйбышев. С 1968 года начался постепенный переход на модернизированные КА «Зенит-2М», а количество запусков «Зенита-2» стало сокращаться.

Всего в рамках ЛКИ и штатной эксплуатации пуск КА «Зенит-2» проводился 81 раз (7 пусков закончились аварией ракеты-носителя на активном участке). Всего было разработано 8 модификаций аппаратов данного типа, и разведывательные полёты продолжались вплоть до 1994 года.