О масштабах работ по созданию первой отечественной атомной подводной лодки говорит тот факт, что к участию в программе было привлечено 135 предприятий и организаций, расположенных, практически, на всей территории СССР, в том числе 20 КБ и около 80 заводов-поставщиков различного оборудования.
К разработке рабочих чертежей АПЛ проекта 627 приступили в марте 1954 г., еще до окончательного утверждения технического проекта, а в июне 1954 г. на заводе №402 в г. Молотовске (ныне Северное машиностроительное предприятие в г. Северодвинске) в обстановке чрезвычайной секретности, в специально отгороженном участке эллинга начались работы по постройке первого отечественного подводного атомохода.
Торжественная церемония официальной закладки лодки состоялась 24 сентября 1955 г., 9 августа 1957 г. АПЛ была спущена на воду, а 14 сентября 1957 г. была произведена загрузка ядерных реакторов.
Подготовка моряков-подводников для первого отечественного атомохода (а также для последующих атомных подводных лодок 1-го поколения) велась на натурном стенде, сооруженном в г.Обнинске. Первым командиром АПЛ был назначен капитан 1 ранга Л.Г. Осипенко, а командиром электромеханической части, в ведении которого находилась и атомная энергетическая установка, стал инженер- капитан 2 ранга Б. П. Акулов.
С 3 июля лодка, получившая тактический номер К-3, вышла на ходовые испытания, проходившие в Белом море. 4 июля 1958 г. в 10 часов 3 минуты впервые в истории отечественного флота для движения корабля была использована атомная энергия.
Испытания завершились 1 декабря 1958 г. В ходе них мощность энергетической установки была ограничена 60% от номинальной. При этом была достигнута скорость 23,3 узла, что на 3 узла превысило расчетную величину. За успешное освоение новой техники, впервые после окончания Великой Отечественной войны, командиру К-3 Л.Г.Осипенко было присвоено звание Героя Советского Союза. В настоящее время его имя присвоено учебному центру по подготовке экипажей АПЛ в г.Обнинске.
В январе 1959 г. К-3 была передана ВМФ для опытной эксплуатации, которая завершилась в 1962 г., после чего АПЛ стала «полноценным» боевым кораблем Северного флота.
Двухкорпусная лодка с корпусом большого, почти «торпедного» удлинения (13,3) имела почти круглое поперечное сечение. Носовой оконечности была придана эллипсовидная форма, а корма имела «плоские» обводы, обусловленные двухвальной компоновкой.
Прочный корпус изготавливался из стали АК-25 и разделялся на девять водонепроницаемых отсеков:
1-й – носовой торпедный,