6 июля 1961 г. Северный флот пополнился ПЛАРБ К-33,12 августа 1962 г. – К-55, 28 декабря 1962 г. – К-40, 15 июня 1963 г. – К-16, 19 декабря 1963 г. – К-145,12 февраля 1964 г. – К-149 и 30 июня 1964 г. – К-176. Таким образом, в течение шести лет была успешно реализована широкомасштабная, уникальная для отечественного оборонного комплекса программа строительства серии из восьми атомных ракетоносцев, несущих, в общей сложности, 24 баллистических ракеты с мощными термоядерными боевыми частями.
Однако следует признать, что на фоне стремительного роста американского ядерного ракетного подводного флота успехи советских кораблестроителей выглядели довольно скромно: с 30 декабря 1950 г. по 29 мая 1964 г. ВМС США ввели в строй 20 ракетоносцев (пять типа «Джордж Вашингтон», пять – «Этан Аллен» и 10 – «Лафайетт») с 320 баллистическими ракетами «Поларис»А-1 и А-2 на борту. При этом все американские ракеты имели подводный старт и обладали максимальной дальностью 2200-2800 км.
ПЛАРБ проекта 658 относилась, как и другие отечественные АПЛ, к двухкорпусному типу. Прочный корпус разделялся на 10 отсеков. Набор наружного корпуса выполнялся по продольной системе, что обеспечивало значительную экономию металла и ряд технологических преимуществ перед применявшейся ранее на отечественных ПЛ поперечной системой набора.
Уже в ходе серийной постройки часть лодок получила шумопоглощающее покрытие наружной обшивки, выполненное из специальной резины и затруднявшее слежение за кораблем ГАС противника, работающих в активном режиме (следует заметить, что подобные покрытия были внедрены на советском флоте впервые в мире). Впрочем, покрытие первого поколения оказалось не очень прочным, и к началу 1970-х годов почти все лодки 658-го проекта плавали «ободранными».
Корабль имел главную энергетическую установку мощностью 35.000 л. е., включающую два водоводяных реактора ВМ-А по 70 мВт (размещенных последовательно друг за другом в диаметральной плоскости корабля в средней части корпуса) с парогенераторами и два турбозубчатых агрегата 60-Д.
Имелось два электродвигателя «подкрадывания» ПГ-116 по 450 л. с. и два дизель-генератора ДГ-400 с дизелями М-820. Лодка оснащалась электрической системой постоянного тока (400 Гц, 380 В).
Корабль получил всеширотный навигационный комплекс «Сигма» с астрокорректором. Гидроакустическое вооружение включало гидроакустическую станцию «Арктика» («Арктика-М») – первую отечественную ГАС с совмещенной рефлекторной антенной, обеспечивающей работу в режиме шумопеленгования и измерения дистанции. ГАС, разработанная под руководством главного конструктора Е.И.Аладышкина, имела дальность в режиме эхопеленгования 8 км и шумопеленгования – 1-18 км.