По сравнению с американским аналогом первый советский ракетный атомоход обладал более высокой скоростью подводного и надводного хода, увеличенной глубиной погружения, а также лучшей боевой живучестью, уступая американской ПЛАРБ по уровню скрытности, а также характеристикам информационных средств. Весьма существенно проигрывал проект 658 и по такому важнейшему показателю, как отношение массы ракетного вооружения к тоннажу корабля. Если на «Джордже Вашингтоне» на каждую тонну ракет «Поларис»А-1 приходилось не многим более 30 т водоизмещения, то на советской лодке эта величина возрастала почти до 130 т.
Строительство первых отечественных ракетных атомоходов было начато в Северодвинске, на 402-м заводе. При серийной постройке кораблей впервые (применительно к АПЛ) в нашей стране начал внедряться блочный метод постройки, а также ряд других технологических новшеств.
Первая подводная лодка 658-го проекта, К-19, была заложена 17 октября 1958 г. Ее спуск на воду состоялся 8 апреля 1959 г., а вступление в строй – 12 ноября 1960 г. В ходе испытаний при 80% мощности реактора была достигнута подводная скорость 23,8 узла, что, в пересчете на 100-процентную мощность, обеспечивало достижение полного хода 25,9 узлов.
Первые успешные ракетные пуски были выполнены в октябре 1960 г.
6 июля 1961 г. Северный флот пополнился ПЛАРБ К-33,12 августа 1962 г. – К-55, 28 декабря 1962 г. – К-40, 15 июня 1963 г. – К-16, 19 декабря 1963 г. – К-145,12 февраля 1964 г. – К-149 и 30 июня 1964 г. – К-176. Таким образом, в течение шести лет была успешно реализована широкомасштабная, уникальная для отечественного оборонного комплекса программа строительства серии из восьми атомных ракетоносцев, несущих, в общей сложности, 24 баллистических ракеты с мощными термоядерными боевыми частями.
Однако следует признать, что на фоне стремительного роста американского ядерного ракетного подводного флота успехи советских кораблестроителей выглядели довольно скромно: с 30 декабря 1950 г. по 29 мая 1964 г. ВМС США ввели в строй 20 ракетоносцев (пять типа «Джордж Вашингтон», пять – «Этан Аллен» и 10 – «Лафайетт») с 320 баллистическими ракетами «Поларис»А-1 и А-2 на борту. При этом все американские ракеты имели подводный старт и обладали максимальной дальностью 2200-2800 км.
ПЛАРБ проекта 658 относилась, как и другие отечественные АПЛ, к двухкорпусному типу. Прочный корпус разделялся на 10 отсеков. Набор наружного корпуса выполнялся по продольной системе, что обеспечивало значительную экономию металла и ряд технологических преимуществ перед применявшейся ранее на отечественных ПЛ поперечной системой набора.
Уже в ходе серийной постройки часть лодок получила шумопоглощающее покрытие наружной обшивки, выполненное из специальной резины и затруднявшее слежение за кораблем ГАС противника, работающих в активном режиме (следует заметить, что подобные покрытия были внедрены на советском флоте впервые в мире). Впрочем, покрытие первого поколения оказалось не очень прочным, и к началу 1970-х годов почти все лодки 658-го проекта плавали «ободранными».
Корабль имел главную энергетическую установку мощностью 35.000 л. е., включающую два водоводяных реактора ВМ-А по 70 мВт (размещенных последовательно друг за другом в диаметральной плоскости корабля в средней части корпуса) с парогенераторами и два турбозубчатых агрегата 60-Д.
Имелось два электродвигателя «подкрадывания» ПГ-116 по 450 л. с. и два дизель-генератора ДГ-400 с дизелями М-820. Лодка оснащалась электрической системой постоянного тока (400 Гц, 380 В).
Корабль получил всеширотный навигационный комплекс «Сигма» с астрокорректором. Гидроакустическое вооружение включало гидроакустическую станцию «Арктика» («Арктика-М») – первую отечественную ГАС с совмещенной рефлекторной антенной, обеспечивающей работу в режиме шумопеленгования и измерения дистанции. ГАС, разработанная под руководством главного конструктора Е.И.Аладышкина, имела дальность в режиме эхопеленгования 8 км и шумопеленгования – 1-18 км.
Торпедное вооружение ПЛАРБ состояло из четырех носовых 533-мм торпедных аппаратов (боекомплект – 16 торпед СЭТ-65, 53-65К и 53-61) и двух 400-мм кормовых малогабаритных ТА (6 торпед). 400-мм аппараты, предназначенные для стрельбы противолодочными торпедами, служащими для самообороны, обеспечивали стрельбу на глубинах до 250 м, а 533- мм могли использоваться на 100- метровой глубине.
Для отрыва от противника лодка могла использовать приборы гидроакустического противодействия МГ- 14, выстреливаемые из торпедных аппаратов. В1967 г. на смену МГ-14 пришел более совершенный самоходный прибор акустических помех МГ-24, имевший массу 7 кг, глубину использования 30-40 м и время непрерывной работы 30 минут. Выстреливание МГ- 24 осуществлялось через специальное устройство ВИПС. В том же 1967 году на вооружение подводных лодок поступил и дрейфующий малогабаритный комбинированный прибор МГ-34, предназначенный для использования на глубинах от 30 до 200 м и также выстреливаемый через ВИПС.