Результатом поэтапной модернизации мотоцикла стала новая модель К-750 1958 года, оригинальная киевская разработка, не являвшаяся копией мотоциклов «Урал», полученных путем отдельной модернизации М-72, осуществленной в Ирбите. В результате в стране получилось два независимых производителя тяжелых мотоциклов одного класса. Чтобы снизить конкуренцию, плановые органы старались распределять и продавать киевские мотоциклы в европейской части страны, а ирбитские - за Уралом.

В 1963 году появился модернизированный К-750М. На части машин внедрили автомат опережения зажигания и бумажный элемент в воздушном фильтре. Вместо коробки передач типа М-72 стала устанавливаться модернизированная, изменилась и передняя вилка: она отличалась гидравлическими амортизаторами двойного действия и увеличенным ходом колеса.

Мотоциклы К-750М эксплуатировались в Почетном Кортеже с 1967 по 1973 год.