Полигон располагался в 10 километрах к югу от города Эмба Мугалжарского района Актюбинской области, в 200 километрах южнее Актобе. Носил официальное наименование: 11-й Государственный научно-исследовательский испытательный полигон Министерства обороны Российской Федерации (11 ГНИИП Минобороны России). Административным и жилым центром полигона являлся город Эмба-5 (с 2000 года — Жем). Полигон был создан в 1960 году для исследовательских работ и испытаний новейших образцов вооружения и военной техники ПВО Сухопутных Войск, обучения боевому применению вооружения и военной техники, проведения учебных стрельб частями и соединениями войск ПВО Сухопутных Войск. После распада СССР полигон Эмба был взят Россией в аренду у Казахстана (в 2016 году Россия выплатила за объект Казахстану около 7 млрд тенге). Полигон длительное время не использовался российской стороной, перенесшей испытания в Капустин Яр. В 2017 году было ратифицировано российско-казахстанское соглашение, которое предусматривает передачу Казахстану полигона «Эмба».
Постановлением Совета Министров Казахской ССР от 3 октября 1959 года Министерству обороны СССР был выделен земельный участок на территории Актюбинской области Казахской ССР площадью 2960144,6 га.
Датой основания полигона считается 7 мая 1960 года, когда в 10 километрах от станции Эмба Актюбинской области Казахской ССР был забит первый реперный колышек и развернут палаточный лагерь. В июле 1960 года начались первые геодезические и строительные работы, которые проводились под непосредственным руководством Н. А. Рощицкого, назначенного начальником полигона.
На полигоне проводились испытания зенитно-ракетных комплексов («С-300В», «Бук», «Тунгуска»), средств ПВО, оперативно-тактических ракет малого радиуса действия, а также войсковые учения с применением новых образцов вооружений данных типов (последними были учения «Оборона-92», «Осень-93», «Феникс-96»). Протяжённость полигона составляла: с севера на юг — 240 километров, с востока на запад — 60 километров; общая площадь — 791 тыс. гектаров.
В 1963 году на полигоне начаты первые совместные испытания. К этому времени на полигоне были подготовлены наиболее необходимые испытательные и измерительные площадки, штабные и научно-исследовательские помещения, построен минимальный объем жилых зданий, гостиниц, столовых и других объектов. Несколько позже был создан полный объём необходимой инфраструктуры для испытаний более совершенных зенитных ракетных и радиоэлектронных средств. В частности, в 2 км к югу от города был построен аэродром 1 класса «Карась» (с базированием на нем смешанного авиационного полка).
На территории полигона проводились учения войск «Тюльпан-69», «Оборона-92», «Осень-93», «Феникс-95», «Эмба-Кубинка-96».