Через год, в сентябре 1963 года, преодолев под ледяным куполом планеты нелегкий путь, экипаж атомохода под командованием капитана 2 ранга Ю. А. Сысоева впервые в истории всплыл точно на Северном полюсе, осуществив заветную мечту многих мореплавателей. Примечательным подвигом был поход группы советских атомных лодок вокруг земного шара в феврале-марте 1966 года под руководством контр-адмирала А. И. Сорокина. Несмотря на то, что в начале 1959 года в нашем флоте появилась первая атомная ПЛ, во втором послевоенном десятилетии продолжалось интенсивное строительство дизель-электрических подводных лодок. Одновременно не прекращались работы по созданию баллистических и крылатых ракет для подводных лодок. Из двух принципиально разных типов был выбран комплекс, разработанный под руководством академика В. Н. Челомея. KP «П-5» (после модернизации — «П-5Д») хранились в контейнере со сложенными крыльями, раскрывавшимися автоматически при выходе из контейнера. Эта ракета стала прообразом всех последующих типов морских крылатых ракет. В 1960—1963 годах 11 подводных лодок проекта 613 были переоборудованы под носители крылатых ракет (проект 644). Развитие этих ПЛ завершили 16 подводных лодок проекта 651 (главный конструктор — А. С. Кассациер). Головная подводная лодка строилась на Балтийском судостроительном заводе, сдана флоту в 1963 г. Подводная лодка вооружалась четырьмя крылатыми ракетами комплекса П-5 для стрельбы по берегу или противокорабельного комплекса П-6.
В 1966 г. крылатые ракеты комплекса П-5 для стрельбы по берегу с вооружения подводных лодок были сняты, на них были оставлены только противокорабельные ракеты комплекса П-6. Особо важным достоинством этого разведывательно-ударного комплекса ВМФ была его система управления стрельбой, которая решала задачи управления полетом ракеты и наведения ее на цели, находящиеся как в пределах геодезической видимости носителя, так и за ее пределами. В случае обнаружения нескольких целей имелась возможность избирательного поражения целей путем трансляции с крылатой ракеты на подводную лодку радиолокационного изображения целей и передачи команды с подводной лодки на ракеты о выборе цели. Помимо корабельной аппаратуры управления стрельбой ракетами для крылатых ракет на подводных лодках имелась специальная система приборов целеуказания, которая получала от самолета-разведчика дальнего действия данные о местонахождении цели.
Торпедное вооружение состояло из шести носовых торпедных аппаратов калибра 533 мм и четырех кормовых торпедных аппаратов калибра 400 мм.
