Прочный корпус имел цилиндрическую форму, с оконечностями в виде усеченных конусов. Он изготовлялся из высокоуглеродистой стали толщиной 22 – 35 мм и был разделен на восемь отсеков. Главный балласт размещался в 14 цистернах. Две из них (в районах оконечностей) были прочными, оборудованы кингстонами и являлись аварийно-балластными. Они могли использоваться для восстановления плавучести лодки при потере герметичности двух ракетных контейнеров. Шесть ЦГБ использовались для хранения топлива и были снабжены кингстонами. Остальные ЦГБ (кроме носовой) были оборудованы шпигатами.
Наружный корпус, прочные наружные цистерны, стабилизаторы и ограждение прочной рубки на первых пяти лодках были изготовлены из маломагнитной стали. Как показал опыт эксплуатации этих кораблей, легкие конструкции из маломагнитной стали оказались склонны к коррозионному растрескиванию. Поэтому на остальных лодках пр. 651 как внутренний, так и наружный корпуса изготавливались из высокопрочной стали. Легкий корпус покрывался нерезонансным противогидролокационным покрытием 65*.
На ПЛРК пр. 651 была установлена система ДАУ дистанционно-автоматического управления), позволявшая дистанционно управлять всеми дизелями, шинно-пневматическими муфтами, захлопками газоотвода и подачи воздуха к дизелям, захлопками РДП и обеспечивавшая блокировку дизелей и ГЭД при их работе в режиме РДП. Все газоотводы дизелей были выполнены из титановых сплавов. Изначально ПЛРК пр. 651 предполагалось оснащать серебряно-цинковыми АБ (по 152 элемента в четырех группах). Однако из- за отсутствия в стране достаточного количества серебра такую батарею получили только три лодки, но и на них батареи впоследствии заменили на свинцово-кислотные.
Корабли пр. 651 использовали ракетное оружие так же, как и лодки пр. 675. Характерно то, что ПКРК П-6 испытывался на лодках пр. 651. Одиночные пуски ракет дали положительные результаты, однако при залповой стрельбе отходящие газовые струи маршевого и стартового двигателей стартующей ракеты, попадая в воздухозаборник ПКР, готовящейся к старту, вызывали срыв потока и подъем температуры в маршевом двигателе, что зачастую приводило к его остановке. В результате испытаний были установлены порядок запуска ракет и временной интервал между пусками, обеспечивавший залповую стрельбу всеми ракетами носителя.
Как и на АПКРРК пр. 675, для ПЛРК большой проблемой являлось обеспечение целеуказания ПКРК. Система «Успех-У» не обладала требуемой боевой устойчивостью, особенно в удаленных районах Мирового океана. Решить эту проблему попытались за счет использования ИСЗ. Однако, после того, как лодку К-81 достроили по пр. 651К с системой «Касатка- Б», оказалось, что отсеки корабля были чрезмерно загромождены, что существенно осложняло использование самой системы.