此外，响尾蛇通过改进跟踪方式来提高自己的命中率。Enzian 导弹通过将望远镜捕获的影像直接输送给控制系统来控制导弹飞向目标，就好像前者就是一个操纵杆一样。这意味着导弹在几乎所有条件下都只能直接飞向目标，通过尾追的方式来击落目标。为此导弹不得不在航程内保持足够的速度优势来追逐目标，以便在追踪过程中击落目标。
而响尾蛇则采取了不同的跟踪方式——一种被称为偏置导引的跟踪方式：
响尾蛇并不直接飞向红外线感应器感知到的目标方向，而是飞向目标未来将要到达的位置，在那里与目标“会合”。
所谓偏置导引，最早被用于舰船导航，为的是防止两艘舰船在海上相撞而采用的一种导航方式。后来被扩展到导弹跟踪，特别是对空中目标的跟踪上。这个算法的核心思想就是：在两个动目标之间的碰撞过程中，它们之间的连线在二维坐标系中的方向应该保持不变。所以在跟踪动目标的过程中，导弹的速度矢量应当随着目标位置、速度和运动方向的变化而变化，以保持它们之间连线方向保持不变，距离逐渐缩短，直到最后相交。
实际上这就是著名的狗追兔子曲线
例如，当连续两次测量后发现目标保持在导弹左前方 5 度角的位置的时候，导引头不会要求控制系统改变导弹当前飞行方向。而当目标正在以和导弹相同速度偏转到导弹右前方 45 度角的位置的时候，导引头会发出信号要求导弹向右偏转来追踪目标。而如果导弹的飞行速度是目标的四倍情况下，导弹只要保持向右偏转 11 度就可以保证在未来某个时间点和目标“会合”了。只要保证无论在何种情况下，导弹和目标之间连线只要保持方向不变，二者总有交会的那一刻。这就是偏置导引技术的精髓，而且这种算法的技术实现也十分简单，在空战实践中这种技术十分有效。
但是仅仅靠这个还是不够的，响尾蛇必须具备飞行中修正自身飞行方向的能力。如果飞行过程中导弹一直以导弹长轴为轴心进行自旋，那么势必影响导引头中透镜自旋时的速度恒定性，进而影响导弹跟踪目标时的精度。为了修正导弹自旋带来的精度偏差，要设计一种感应器来感知和修正这些偏差。所以在导弹尾部的稳定翼面外 侧又加装了很小的控制翼面，它们被称为“陀螺舵”。飞行过程中高速气流流过这些翼面，如果导弹开始自旋，高速气流流过控制翼面时产生的扭转力矩迫使导弹恢复稳定状态，从而保证了跟踪精度。这样响尾蛇的设计师们用一种很简单的机械装置达到了与复杂的控制系统相同的效果。
天才的设计，用于防止导弹自旋的陀螺舵
Wang Tony
响尾蛇的测试型号—— XAAM-N-7（就是后来的 AIM-9A 型导弹），终于在 1953 年的 9 月份成功试射。据说之前 13 次发射全部失败了，可见一件新型武器从研发到定型要走过多艰难的道路。但是 William B. McLean 和他的研发团队并不气馁，而是耐心的寻找故障原因并不断修正设计上的缺陷。就这样经过不懈的努力，终于在第 14 次试射中成功地击落了 QB-17 靶机。
挂装再 AD-6 翼下的 AIM-9A，外形与后来的响尾蛇导弹相去甚远，但是已经奠定了基本原理与结构
最初的生产型号——AAM-N-7（就是后来的 AIM-9B），终于在 1956 年正式投入使用，而其性能则开始伴随着在实战中的实践而不断改进提高。
AIM-9B，从此型号起开始了形成了响尾蛇导弹的经典外形。苏联的 AA-2“环礁”就是仿制自 AIM-9B
AIM-9 由多个公司各自生产的不同部件组装而成，这其中也包括两个主制造商——福特航宇和雷声公司。整个导弹分为四个主要部分：导引控制段、引信、战斗部和动力系统。
导引控制段主要用来控制导弹飞行。最前端是红外线探头，包括旋转标线、反射镜、四个光敏电阻元件（到 AIM-9X 导弹时该部件已经被平面扫描焦平面阵替代）、电动马达还有电枢。红外线探头被布置在导弹弹头的球形玻璃罩内。探头之后就是导弹控制系统：包括数据采集、信号分析、直到最终生成控制信号来引导导弹飞行。此外在导弹弹体上还有一根控制脐带，平时插在导弹挂架的控制接口上。当导弹发射时，发射信号就是通过这根脐带传递给导引控制系统的，而当导弹发射出去后脐带也被扯断留在挂架上。由于红外线探头属于热敏元件，温度越低其敏感度越高，所以必须为其配备专门的冷却系统，因此从 AIM-9L/M 型开始导弹搭载一个 35MPa 气压的氮气瓶，此外为响尾蛇配备的导弹挂架上也开始配备专用的高压氮气瓶。而最新型的 AIM-9X 型导弹则包含一个低温发动机来负责冷却红外导引头。冷却系统后面是两个电动舵机，负责控制导弹的鸭式前翼，而最新的 AIM-9X 由于采用了矢量推进技术，所以也省去了这两个舵机。而舵机后面，也就是导引控制段的最后一个组成部分是一个燃气发生器用来提供动力将制导信号转变为能够控制舵面旋转的机械力矩。在最新的 AIM-9X 型导弹中这个部分也被热电池替代。
AIM-9X 的红外引导头
AIM-9L 的弹头部分，注意上方两片弹翼之间的就是脐带
导引控制段后面就是目标探测器——就是我们通常说的引信。响尾蛇的引信历经无线近炸、红外近炸和激光近炸三个发展阶段，其中红外近炸引信成为技术最成熟、使用最广泛的一种组件：由四个红外线发射器和对应的探测器构成，他们用来探测导弹和敌机的相对距离是否发生变化。当距离拉远时，战斗部不会爆炸；反之，引信发出信号导致战斗部爆炸。而 AIM-9L 之前的老式响尾蛇多采用无线近炸引信；最新的 AIM-9X 型导弹则开始采用新型的激光近炸引信来对付采用了红外抑制技术和非金属材料制造的隐形飞行器。
连续杆战斗部原理示意图
战斗部：AIM-9H/L/M 型导弹装有一个 11kg 重的连续杆战斗部。所谓连续杆战斗部就是由一组金属棍采取首尾相连的方式连在一起形成一个金属环，平时压缩在一起，爆炸时由于炸药产生的冲击波瞬间，金属环瞬间张到最大。这种战斗部爆炸时威力很大，金属环张开时产生的机械力能甚至能将邻近的敌机拦腰切断。所有其他类型的老式响尾蛇则配备了一个 10kg 重的破片战斗部。而最新型的 AIM-9X 型导弹沿用了 AIM-9L 的环形破片战斗部——WDU-17/B 型战斗部，由美国 Argotech 公司研制。这种战斗部有约 200 根钛棒构成，总重 4kg。