Демонтаж торпедного вооружения и спальных мест и установка исследовательской аппаратуры превратили носовой отсек в научную лабораторию. Смонтированы три иллюминатора (два по бортам, один на подволоке) с турелями для кино- и фотооборудования и креслами для наблю–дателей; система ближнего и дальнего наружного освещения; два рыбопоисковых эхолота НЭЛ-5р с самописцами и электронными отметчиками, вибраторы одного из них ориентированы вверх; автоматический термосолемер системы ВНИРО; электротермометр системы МВМУ-4; модификация подводного телевизора типа 3/80 Института океанологии АН СССР с автономным светильником для наблюдения прямо по курсу; измерители радиоактивности; устройство для взятия проб грунта с наружной грунтовой трубкой системы ГОИН-3 и внутренним блоком управления; дистанционный измеритель подводных течений; устройство для попутного залавливания рыбы; подводный фотоавтомат с программным устройством; выносной светильник на откидывающейся стреле и т. д. Кроме того, использовалось штатное навигационное и гидроакустическое (гидролокатор «Тамир-5Л» и шумопеленгатор «Феникс») оборудование подводной лодки. Оптимальная численность научной группы — шесть специалистов (двухсменная вахта по три наблюдателя) различных направлений: морские геологи, гидрологи, гидрооптики, гидроакустики, гидробиологи, ихтиологи, инженеры в области промышленного рыболовства, морской и подводной техники. Всего в рейсах участвовало сорок пять научных работников Всесоюзною НИИ рыбного хозяйства и океанографии (ВНИРО) и его Полярного филиала (ПИНРО), Института океанологии АН СССР, Центрального НИИ им. А. Н. Крылова и Ленинградского кораблестроительного института. Экспедиции возглавляли В. Г. Ажажа, М. П. Аронов, В. П. Зайцев, О. Н. Киселев, В. А. Матусевич, М. И. Рыженко, О. А. Соколов, В. Н. Честной. Командовал «Северянкой» капитан 2–го ранга В. П. Шаповалов.
Выполняя независимо от состояния моря комплексные исследования биологической продуктивности Северной Атлантики от Фарерских островов до острова Шпицберген и Баренцева моря, подлодка совершила 140 длительных