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».
Главная энергетическая установка подводной лодки включает два водоводяных реактора ВМ-4СГ (по 90 мВт) и две паровые турбины ОК-700А. Номинальная мощность ГЭУ составляет 60.000 л. с. На борту корабля имеется два турбогенератора ТГ-3000, два дизельгенератора ДГ-460, два электродвигателя экономичного хода мощностью по 225 л. с.
РПКСН имеет малошумные пятилопастные гребные винты с улучшенными гидроакустическими характеристиками. Для обеспечения винтам наиболее благоприятного режима работы, на легком корпусе установлено специальное гидродинамическое устройство, выравнивающее набегающий поток воды.
В проекте 667БДРМ реализованы мероприятия по дальнейшему улучшению условий обитаемости. Экипаж корабля получил в свое распоряжение солярий, сауну, спортивный зал и т. п. Усовершенствованная система электрохимической регенерации воздуха путем электролиза воды и поглощения углекислого газа твердым регенерирующим поглотителем надежно обеспечивала концентрацию кислорода в пределах 25% и углекислого газа не выше 0,8%.
Для централизованного управления всеми видами боевой деятельности лодка оснащена боевой информационно-управляющей системой «Омнибус-БДРМ», осуществляющей сбор и обработку информации, решение задач тактического маневрирования и боевого использования торпедного и ракетно-торпедного оружия.
На РПКСН установлен новый гидроакустический комплекс «СКАТ-БДРМ», по своим характеристикам не уступающий американским аналогам. Он имеет крупногабаритную антенну диаметром 8,1 м и высотой 4,5 м. Впервые в практике отечественного кораблестроения на проекте 667БДРМ применен стеклопластиковый обтекатель антенны, имеющий безреберную конструкцию (это позволило снизить гидроакустические помехи, воздействующие на антенное устройство комплекса). Имеется и буксируемая гидроакустическая антенна, в нерабочем положении убирающаяся в корпус.
Навигационный комплекс «Шлюз» обеспечивает необходимую точность применения ракетного оружия. Уточнение места корабля посредством астрокоррекции производится с подвсплытием на перископную глубину с периодичностью один раз в двое суток.
Подводный крейсер проекта 667БДРМ оснащен комплексом радиосвязи «Молния-Н». Имеются две всплывающие антенны буйкового типа, позволяющие принимать на большой глубине радиосообщения, целеуказания и сигналы космической системы навигации.