Гораздо большего объема работ потребовала модернизация по пр. 675К. Решение задачи облегчалось тем, что в декабре 1965 г. флоту была передана ДЭПЛ К-81 пр. 651К, на которой был установлен экспериментальный образец комплекса «Касатка». Как показали монтаж и испытания, аппаратура и обслуживающие механизмы чрезмерно загромождали отсеки корабля, что затрудняло его боевое использование и повседневную эксплуатацию. Как казалось, на АПЛ пр. 675, благодаря их внутренним объемам и несоизмеримо большим энергетическим мощностям, данную проблему удастся благополучно преодолеть. Но этого не произошло. Дело в том, что модернизация по пр. 675К предполагала проведения испытаний комплекса «Касатка-Б». Он отличался от своего предшественника тем, что был способен решать расширенный круг задач, но хотя и строился на базе более совершенной ЭВМ, имел приборную часть большего объема. В результате ее пришлось «теснить» среди приборной части системы управления стрельбой и наведения на цель «Аргумент». Немалую проблему вызвало размещение антенного поста, оборудования и приборов комплекса «Касатка-Б». Как и на корабле пр. 651К антенный пост хранился в прочной шахте, смонтированной вместо ПМУ системы «Успех» в ограждении рубки и выдвижных устройств. Его механизмы пришлось расположить в трюме четвертого отсека, и без того загроможденном. Для размещения приборной части на нижней палубе третьего отсека смонтировали (за счет кают офицерлов и мичманов) специальную выгородку с автономной системой охлаждения и кондиционирования воздуха. По пр. 675К в период с апреля 1970 г. по сентябрь 1974 г. на МП «Звездочка» в Северодвинске были модернизированы К-47 и К-125.
Третья модернизация АПЛ пр. 675 связана с заменой комплекса П-6 комплексом «Базальт» и получила индекс 675МК. Ее проект в 1975 г. был разработан в ЛПМБ «Рубин». При этом конструкторы решали те же задачи что и в предшествующих проектах модернизаций: замена системы управления стрельбой и наведения на цель «Аргумент» системой «Аргон-К» и размещение корабельного цифрового вычислительного комплекса «Касатка-Б» МКРЦ. Кроме того, требовалось обеспечить хранение и боевое использование ПКР П-500, имевших большие массогабаритные характеристики по сравнению с ракетами П-6. С этой целью увеличили длину и внутренний диаметр контейнеров (за счет переноса шпангоутов на наружные поверхности). При этом пришлось выполнить достаточно большой объем работ. В частности, с кораблей снимали все ТПК. После этого на каждом из контейнеров срезали наружные обтекатели и все шпангоуты (причем в строго определенном порядке), а также системы повседневного и предстартового обслуживания ракет (пожаротушения, внутреннего орошения, газоанализа воздуха контейнеров, вентиляции, осушения, газоочистки и поддержания давления воздуха, обогрева, наружного орошения и т.д.). Затем в оконечностях контейнеров наваривались дополнительные кольца (для увеличения их длины) и наружные шпангоуты (для увеличения внутреннего объема), вновь монтировались все системы повседневного и предстартового обслуживания ракеты.
Так как масса ТПК возросла, то пришлось соответствующим образом модернизировать специальную систему гидравлики. Кроме того, перед модернизацией некоторых из кораблей выяснилось, что их легкие корпуса, изготовленные из маломагнитной стали, имеют большой объем коррозионного растрескивания, и их пришлось полностью переделать с заменой маломагнитной стали высокоуглеродистой.
Всего в период с конца октября 1972 г. по ноябрь 1986 г. по пр. 675МК было модернизировано девять АПЛ. Из них две (К-104 и К-128) входили в состав СФ, а остальные семь единиц (К-23, К-56, К-57, К-175, К-184, К-189и К-204) – в состав ТОФ. Интересно то, что К-204, например, была в конце октября 1972 г. поставлена в средний ремонт, не предполагавший какой-либо модернизации. Однако этот ремонт затянулся настолько, что после принятия на вооружение комплекса «Базальт», им было решено вооружить и этот корабль.
Четвертая модернизация АПЛ пр. 675 связана с заменой комплекса П-6 комплексом «Вулкан» и получила индекс 675МКВ. Ее проект в 1980 г. был разработан в ЛПМБ «Рубин». При этом конструкторы по-прежнему решали те же задачи что и в предшествующих проектах модернизаций: замена системы управления стрельбой и наведения на цель «Аргумент» системой «Аргон-КВ» и размещение корабельного цифрового вычислительного комплекса «Касатка-Б» МКРЦ. Кроме того, требовалось обеспечить хранение и боевое использование ПКР П-1000, имевших большие массогабаритные характеристики по сравнению с ракетами П-6. При этом приходилось учитывать не только возросшие массогабаритные характеристики ПКР комплекса «Вулкан», но и специфику работы их стартовых ускорителей. В отличие от стартовых агрегатов ракеты П-500 в них использовалось принципиально новое топливо, создававшееся на основе порошкового алюминия.