Основным оружием корабля должен был стать новый ракетный комплекс Д-9РМ с 16 межконтинентальными жидкостными ракетами Р-29РМ (РСМ-54, SS-N-24), имеющими увеличенные дальность стрельбы, точность и радиус развода боевых блоков. Разработка ракетного комплекса началась в КБМ в 1979 году. Его создатели были ориентированы на достижение максимально возможного технического уровня и ТТХ при ограниченном внесении изменений в проект подводной лодки. Поставленные задачи удалось успешно решить за счет реализации оригинальных компоновочных решений (совмещенные баки последней маршевой и боевой ступеней), использования двигателей с предельными характеристиками, применения новых конструкционных материалов, улучшения технологии производства, а также увеличения габаритов ракеты за счет объемов, “позаимствованных” у пусковой установки.
По своим боевым возможностям новые БР превосходили все модификации наиболее мощного американского морского ракетного комплекса «Трайдент», имея при этом меньшие массу и габариты. В зависимости от числа головных частей и их массы дальность стрельбы МБР могла значительно превышать 8300 км.
Р-29РМ стала последней ракетой, разработанной под руководством В.П.Макеева, а также последней отечественной жидкостной МБР В извесном смысле, она явилась «лебединой песней» жидкостных баллистических ракет подводных лодок. Все последующие отечественные БР проектировались твердотопливными.
Конструкция нового корабля являлась дальнейшим развитием лодок 667-го семейства. Из-за возросших габаритов ракет, а также необходимости внедрения новых конструкционных решений по снижению гидроакустической заметности, на лодке пришлось вновь увеличить высоту ограждения ракетных шахт. Была увеличена также длина носовой и кормовой оконечностей корабля, возрос и диаметр прочного корпуса, обводы легкого корпуса в районе 1-го – 3-го отсеков были несколько «приполнены».
В конструкции прочного корпуса, а также концевых и межотсечных переборок лодки использовалась сталь, полученная методом электрошлакового переплава и обладающая повышенными показателями пластичности.
При создании подводной лодки были приняты меры по существенному снижению ее шумности, а также уменьшению помех работе бортовой гидроакустической аппаратуры. Широко применен принцип агрегатирования механизмов и оборудования, которое размещено на общей раме, амортизированной относительно прочного корпуса корабля. В районе энергетических отсеков установлены локальные звукопоглотители, повышена эффективность акустических покрытий легкого и прочного корпусов. В результате по характеристикам гидроакустической заметности атомоход приблизился к уровню американской ПЛАРБ 3-го поколения «Огайо».