Предложение о создании специально для лодки проекта 705 однореакторной двухконтурной паропроизводящей установки по типу ППУ лодки проекта 645 поступило в 1960 году от ОКБ «Гидропресс». Вскоре было принято правительственное решение о разработке такой установки. Научным руководителем работ был назначен академик А.И. Лейпунский.
Одновременно проектировалось два альтернативных типа АЭУ: ОКБ «Гидропресс» под руководством главного конструктора В.В. Стекольникова создавалась БМ-40/А (блочная, двухсекционная, два паропровода, два циркуляционных насоса), а в Горьковском ОКБМ под руководством И.И. Африканова – ОК-550 (блочная, с разветвленными коммуникациями первого контура с тремя паропроводами и тремя циркуляционными насосами).
В качестве корпусного материала было решено использовать титановый сплав, разработанный ЦНИИ металлургии и сварки под руководством академика И.В. Горынина. Титановые сплавы применялись и для изготовления других элементов конструкции и корабельных систем.
Для АПЛ проекта 705 создавались новые боевые и технические средства на основе последних достижений науки и техники 60-х годов, имеющие существенно улучшенные массогабаритные характеристики. Для того чтобы уложиться в рамки технического задания, требовалось сократить экипаж АПЛ до уровня, приблизительно соответствующего экипажу стратегических бомбардировщиков 40-50-х годов. В результате было принято революционное для своего времени решение о создании для АПЛ комплексной автоматизированной системы управления. В ЦКБ при заводе им. Кулакова (ныне – ЦНИИ «Гранит») для корабля была создана уникальная боевая информационно-управляющая система (БИУС) «Аккорд», позволившая сосредоточить все управление АПЛ на центральном посту.
В ходе проектирования число отсеков прочного корпуса было увеличено с трех до шести, в полтора раза возросло водоизмещение. Менялась численность экипажа корабля.
Первоначально предполагалось, что она составит 16 человек, однако в дальнейшем, по требованиям ВМФ, экипаж довели до 29 человек (25 офицеров и четыре мичмана).
Уменьшение экипажа обусловило и более жесткие требования по надежности оборудования. Ставилась задача устранения необходимости его обслуживания в течение всего плавания.
Тщательная отработка гидродинамических обводов корпуса лодки велась учеными московского филиала ЦАГИ им. профессора Н.Е. Жуковского под руководством К. К. Федяевского. Принимался ряд мер по снижению физических полей корабля, а также повышению его взрывостойкости за счет новых конструкционных решений и более эффективной амортизации.