Наконец 3 декабря 1959 г. капитан первого в мире атомного ледокола «Ленин» получил документы регистра. В этот же день был подписан акт о приемке судна в эксплуатацию, и ледокол вступил в строй, знаменуя собой колоссальный прорыв в судостроении 60‐х гг. Свое первое плавание атомоход совершил вокруг Скандинавии к порту приписки – Мурманску. Его первая навигация началась 14 июля 1960 г. и продолжалась 3 месяца и 10 дней. За это время он провёл через льды 92 судна, показав прекрасную мореходность и способность обеспечить судоходство в экстремальных условиях.
Этим уникальным судном гордилась вся страна. Еще во время строительства его охотно показывали зарубежным гостям. Все посетившие его, будь то президент Финляндской республики Урхо Кекконен или премьер-министр Англии Гарольд Макмиллан, вице-президент США Ричард Никсон или представители деловых кругов разных стран, отмечали, что Советский Союз идет впереди в области мирного использования атомной энергии.
В результате ошибки операторов активная зона реактора на какое-то время осталась без охлаждающей воды, что вызвало перегрев и частичную деформацию 60 % тепловыделяющих сборок. Поврежденный блок реактора был вырезан и помещен в специальный контейнер. Два года этот контейнер хранился на берегу, а в 1967 г. его затопили в заливе Цивольки у восточного берега Новой Земли. Ледокол отремонтировали, и он продолжал успешно трудиться в Арктике.
Вторая авария произошла в 1967 г. После плановой загрузки свежего ядерного топлива в один из реакторов была зафиксирована течь в трубопроводах третьего контура. Устранить повреждение не удалось, тогда решили утилизировать весь реакторный отсек путем затопления его в море. Выгрузили ядерное топливо, а отсек заполнили затвердевающей массой. Затем ледокол отбуксировали в тот же залив Цивольки. Здесь началась ювелирная и опасная работа водолазов. За двое суток они вырезали в днище ледокола проем на величину реакторного отсека и отрезали от корпусных конструкций его боковые переборки.
Летом 1971 г. атомоход стал первым надводным судном, которое смогло обойти архипелаг Северная Земля с северной стороны. В 1930‐х гг. при мощности ледоколов в 5 тысяч л.с. сроки навигации были полтора месяца, ледокол «Ленин» мощностью 44 тысячи л.с. увеличил их до семи месяцев. А сейчас при наличии нескольких мощных атомных ледоколов навигация в Западном секторе Арктики стала круглогодичной. Ледокол «Ленин» проработал 30 лет. В 1989 г. его вывели из эксплуатации, а в 2005 г. переоборудовали в музей и поставили на вечную стоянку в Мурманске.