До 1970-х годов подразделениями специального назначения СССР применялись в основном доработанные образцы стрелково-гранатомётного оружия общевойскового назначения, оснащённые глушителями и использовавшие специальные патроны с дозвуковой скоростью полёта пули. В качестве примера можно привести комплексы «Тишина» на базе АКМ и «Канарейка» на базе АКС74У, а также пистолеты ПБ и АПБ. Однако подобные решения имели свои недостатки (например, значительное увеличение размеров у пистолетов с глушителями, резкое снижение дальности эффективной стрельбы у автоматов с ПБС-1 и его ограниченный ресурс), поэтому параллельно в ЦНИИточмаш под руководством НИУ КГБ и ГРУ ГШ СССР создавались специальные образцы узконаправленного предназначения, которые бы могли обеспечивать большую скрытность действий спецподразделений.

Противоречивые тактико-технические требования к снайперской винтовке и автомату, выдвинутые различными ведомствами, стали причиной затягивания работ и к 1983 году требования были согласованы только по снайперской винтовке, заключавшиеся в следующем:

* скрытное поражение живой силы противника на дальностях до 400 м;
* пробитие стального армейского шлема на дальности 400 м;
* возможность использования оптических прицелов днём и электронно-оптических ночью;
* компактность и лёгкость;
* возможность разборки на основные узлы для скрытной транспортировки и быстрая сборка после этого.

В ходе разработки конструкторам пришлось столкнуться с противоречивостью требований, особенно большие проблемы вызвала разработка нового боеприпаса (подробней в статье 9×39 мм). Первый вариант винтовки, получивший индекс РГ036, был создан под руководством В. Ф. Красникова под патрон 7,62 УС, применявшийся в бесшумных комплексах на базе автомата Калашникова. Винтовка имела оригинальную конструкцию системы газоотвода: расположенный вокруг ствола кольцеобразный газовый поршень выступал также в роли задней стенки расширительной камеры глушителя. Это упрощало и облегчало конструкцию оружия, однако отрицательно сказалось на надёжности в различных условиях эксплуатации.

В конце 1981 года был создан второй вариант винтовки под тем же индексом, но под патроны РГ037 и с более традиционным газоотводом через боковое отверстие в стенке ствола, жёстко запираемого поворотом затвора. Система глушения звука выстрела состояла из камерного надульного глушителя и расширительной камеры и позволяла снизить звуковое давление до уровня пистолета ПБ. Помимо этого отличительным особенностями винтовки были небольшие габариты (длина — 815 мм) и малая масса (всего 1,8 кг), несмотря на которые она обеспечивала поражение живой силы в армейских касках или за листовой сталью толщиной 1,6 мм.

Новая винтовка выдержала предварительные испытания, однако в 1985 году были утверждены требования для бесшумного автомата, исходя из которых он должен был обеспечивать поражение противника в бронежилетах 6Б2 на дальности 400 м. В связи с этим конструкторы винтовки пришли к выводу, что патрон РГ037 окажется неэффективным для борьбы с противником в перспективных средствах индивидуальной защиты, поэтому дальнейшие работы по нему были прекращены, а снайперская винтовка — полностью переделана под разработанный вскоре патрон 9×39 мм. На вооружение подразделений КГБ и ГРУ она поступила в 1987 году и в дальнейшем послужила основой для разработки АС «Вал».

Принцип работы автоматики — газоотвод. Запирание по схеме Мондрагона (на нём же основана работа затвора Калашникова и множества других систем оружия) осуществляется поворотом личинки затвора при поступательном движении затворной рамы — с запиранием на шесть боевых упоров. Ударно-спусковой механизм обеспечивает как ведение огня одиночными выстрелами, так и стрельбу очередями. Надо заметить, ведение автоматического огня через глушитель, вне зависимости от его конструкции, всегда негативно сказывается на качестве перезарядки. Пороховые газы не успевают рассеяться и охладиться, не успевает упасть давление. Винтовка ВСС имеет интегрированный в конструкцию глушитель расширительного типа с переотражающими ударные волны пороховых газов кольцевыми элементами-диафрагмами. Ствол имеет несколько отверстий для сброса давления в заднюю полость глушителя (что и отличает интегрированный глушитель от обычного). Для чистки и хранения глушитель может быть отделён, однако стрельба без него запрещена. Глушение звука выстрела основано на интегрирующем принципе. При прохождении пули мимо множества отверстий в стенках ствола пороховые газы проникают через них в расширительную камеру глушителя не сразу, а последовательно. При таком последовательном расширении раскалённых пороховых газов их температура падает, следовательно, сокращается объём и «выхлопное» давление. Кроме того, при вышеописанном процессе единый звуковой выхлоп дробится на многие составляющие. Остаточные звуковые волны, отражаясь от косо поставленных перегородок сепаратора, накладываются друг на друга в противоположных фазах и взаимно поглощаются.

Прицельные приспособления винтовки состоят из открытого механического прицела (на задней части глушителя регулируемый целик, градуированный до 400 м, и размещённая на дульной части глушителя мушка с защитной стойкой), а также бокового кронштейна для крепления ряда оптических и ночных прицелов. В частности, штатного оптического прицела ПСО-1-1 (отличающегося от ПСО-1 иной прицельной маркой под намного более «крутую» в плане настильности траекторию пуль патрона СП-5 и СП-6).

ВСС оснащена деревянным нескладным прикладом, весьма схожим по конструкции с прикладом винтовки СВД, но с более широкой и удобной рукояткой управления. Приклад снимается для уменьшения габаритов при хранении оружия.

На базе ВСС разработан и принят на вооружение автомат «Вал» АС (автомат специальный). От ВСС отличается наличием складного металлического приклада, магазином большей емкости — 20 вместо 10 патронов (магазины взаимозаменяемы). Снаряжаться магазин может обоймами.

На ВСС имеется крепление типа «ласточкин хвост», вследствие чего может прикрепляться прицел типа ПСО-1, любой штатный ночной прицел (НСПУМ, НСПУ-3), а также прицелы типа ПО-3х34 со специальным переходником; на кожухе глушителя установлен также открытый секторный прицел.

Ресурс ВСС официально составляет 1500 выстрелов, но при своевременном уходе, чистке и смазке это оружие выдерживает до 5000 выстрелов без ухудшения качества боя.

ВСС не является полностью бесшумным оружием. Звук выстрела приблизительно соответствует малокалиберной винтовке и может быть различён лишь в тишине, что значительно лучше, чем у оружия с так называемыми тактическими глушителями.

Первая чеченская война

Первое боевое применение винтовок ВСС относится к первой чеченской войне, когда этими винтовками начали вооружать отряды специального назначения.

Чеченские сепаратисты, столкнувшиеся с ВСС и понесшие от неё большие потери, быстро оценили качество нового российского оружия.
Чеченцев сильно раздражают бесшумные снайперские винтовки россиян. «Никак не можем засечь, откуда они бьют» — сплевывали в сердцах ополченцы.
Э. Абдулаев. «Над грозным городом раскаты». Журнал «Солдат удачи», № 4 1995

Владимир Ольгин, командир одной из рот спецназа федеральных сил, охарактеризовал связку ВСС «Винторез»/АС «Вал», как идеальную систему для войск специального назначения, умелое использование которой позволяет творить чудеса. Особо автор отметил качество использования ВСС при решении задачи «снятия часового» — был случай, когда бойцы отряда уничтожили из ВСС 5 боевиков ещё до того, как основная группа противника поняла, что происходит.
В городе — незаменимая вещь, ей и ночь не помеха. Противник не слышит и не видит. Главное, боеприпасов побольше (а вот с ними была напряжёнка). Метров до 300 стреляешь, как в тире, главное — выверка прицела, ночью результат аналогичный.
Ш. Алиев. «Куда девался кровавый опыт?». Журнал «Солдат удачи», № 11 1997

7 января 1995 года попал в окружение отряд спецназа Главного Разведывательного Управления (ГРУ) из 22-й бригады спецназначения. В плену у боевиков оказалось 48 человек, чеченцы так же захватили снайперские винтовки «Винторез».

После поступления ВСС в войска, на склады за ненадобностью были отправлены все АКМС с приборами бесшумной и беспламенной стрельбы.

Вторая чеченская война

Во время второй чеченской войны снайпер одного из российских спецподразделений, находясь в засаде, занял позицию в кроне густого дерева. Обнаружив группу боевиков, он дождался, пока все они выйдут на открытую местность и, открыв огонь на дальности эффективного огня, уничтожил всю группу прежде, чем они разобрались откуда ведется огонь.
Грузино-осетинский конфликт

Во время грузино-осетинского конфликта ВСС использовалась обеими сторонами (как осетинской, так и грузинской), а во время войны в Южной Осетии — российскими войсками.

В частности, 29 января 2007 года со стороны Грузии произошло нападение на южноосетинских милиционеров с использованием АКМ и ВСС. Трое милиционеров были ранены.

Незаконные вооружённые формирования начали использовать его при проведении терактов. Осетинские журналисты полагают, что и к грузинским спецслужбам, и к боевикам ВСС могла попасть через американскую сторону, которая официально закупает эти винтовки, газета «Известия» в качестве вариантов маршрутов поставки называет также страны среднего и ближнего Востока. В частности, на видеоплёнке, предоставленной американскими журналистами, у одного из террористов, захвативших школу в Беслане видна в руках ВСС.

5 июня 2009 года из винтовки «Винторез» был убит министр внутренних дел Дагестана Адильгирей Магомедтагиров.