Постановление Совета Министров СССР о разработке нового тяжелого четырехмоторного вертолета издали в феврале 1958 года. В это время в стране создавались ракетный войска стратегического назначения, базы которых строились в труднодоступных местах - лесах, болотах, песках, куда каким-то образом требовалось доставлять ракеты. Именно для этого решили создать сверхгрузоподъемные самолеты Ан-3, Ан-22 и вертолет Ми-12. Для малогабаритных ракет грузоподъемность вертолета должна была составлять 20-25 тонн, а для крупных межконтинентальных - 40-50 тонн. По замыслу разработчиков межконтинентальная баллистическая ракета должна была начиная с завода и до погрузки в Ми-12 ни разу не показаться на глаза людям.
В апреле 1965 года Совет Министров СССР принял постановление о строительстве первого опытного вертолета. Конструкторы решили создавать его, удвоив винтомоторные группы Ми-6. К началу лета 1967 опытный образец был готов к летным испытаниям, но первый его полет не удался. Ведущий летчик-испытатель конструкторского бюро Миля Виктор Калашенко смог подняться только на высоту около десяти метров, после чего вертолет задергался и резко начал идти вниз. Оказалось, что произошло это из-за динамических колебаний систем управления, то есть ручки управления ходили ходуном, и пилот не смог их укротить. Потребовался еще год, чтобы в июле 1967 года поднять Ми-12 в воздух и начать плановые испытания.
В декабре 1967 года опытный образец начал регулярно взлетать с заводской площадки. Вертолет блестяще прошел войсковые испытания, завершив их дальним перелетом Москва - Актюбинск - Москва. В октябре 1970 госкомиссия рекомендовала запустить его в серийное производство. Пока шли испытания, вертолет установил семь мировых рекордов, в том числе абсолютный, подняв на высоту 2255 метров груз в 44205 килограммов.
В 1971 году Ми-12 ошеломил своими размерами и функционалом посетителей 29-го международного авиасалона в Ле-Бурже. Чтобы посмотреть на него, выстроилась километровая очередь. Действительно, по своим габаритам это настоящий вертолет-гигант. Его длина составляет 37 метров, высота - 12,5 метра, диаметр несущего винта - 35 метров, нормальная взлетная масса - 97 тонн, максимальная взлетная масса - 105 тонн, скорость вертолета - 260 километров в час. Главной особенностью Ми-12 было боковое расположение винтов на крыльях обратного сужения. В передней части фюзеляжа была двухэтажная кабина, в хвостовой - силовой трап с боковыми створками, при раскрытии которых появлялся проем для въезда техники или грузов. В центральной части был гигантский грузовой отсек длиной 28 метров, высотой и шириной по 4,5 метра.
Однако в итоге Ми-12 так и не поступил в серийное производство и практическую эксплуатацию. Военное командование стратегических войск решило, что дешевле вместо него использовать поезда. Под видом пассажирских вагонов в них размещали стартовые ракетные комплексы, и в результате с любого места, где была железнодорожная колея, можно было запустить ракету. Кроме того, ряд ракет, под которые разрабатывали Ми-12, не довели до серийного производства, то есть фактические вертолет остался без основного груза.