Первые четыре ПЛАРБ пр.667А были оснащены всеширотным навигационным комплексом «Сигма», разработанным в 1960 году под руководством главного конструктора В.И. Маслевского. С 1972 года на корабли начал устанавливаться более совершенный навигационный комплекс «Тобол» (главный конструктор – О.В. Кищенков), в состав которого входили инерциальная навигационная система (впервые в СССР), абсолютный гидроакустический лаг, измеряющий скорость относительно морского дна, а также система обработки информации на основе цифровой ЭВМ. Комплекс обеспечивал уверенное плавание в арктических водах, а также возможность пуска ракет на широтах вплоть до 85°. Аппаратура позволяла определять и сохранять курс, осуществлять измерение скорости лодки относительно воды, производила счисление географических координат и выдавала необходимые данные в корабельные системы.
На лодках наиболее поздней постройки навигационный комплекс был дополнен космической навигационной системой «Циклон».
Средства связи включали радиостанции среднего, коротковолнового v ультракоротковолнового частотных диапазонов. На кораблях более поздней постройки имелись комплексы автоматизированной радиосвязи «Молния» (1970 г.) или «Молния-Л» (1974 г.), разработанные под руководством главного конструктора А.А.Леонова. В состав комплексов вошли, в частности, первое автоматизированное радиоприемное устройство «Базальт», обеспечивающее прием по нескольким каналам КВ и одному СДВ, а также радиопередающее устройство «Скумбрия», позволяющее осуществлять скрытую автоматическую настройку на любую частоту рабочего диапазона. Лодки оснащались выпускной всплывающей СДВ-антенной буйкового типа «Параван», позволяющей принимать целеуказания и сигналы спутниковой навигационной системы, находясь на глубине до 50 м. Важным новшеством являлось и применение (впервые в мире на подводных лодках) аппаратуры засекречивания связи (ЗАС), обеспечивающей автоматическое шифрование сообщений, передаваемых по линии «Интеграл».
В состав радиоэлектронного вооружения входили ответчик РЛС «свой- чужой» «Хром-КМ» (впервые установленный на подводной лодке), РЛС «Албатрос» и поисковая РЛС «Залив- П».
ПЛАРБ проекта 667А несла 16 одноступнчатых жидкостных баллистических ракет Р-27 (4К10, РСМ-25, западное обозначение – SS-N-6 Serb) с максимальной дальностью 2500 км, установленных в вертикальных шахтах в два ряда позади ограждения рубки. Стартовая масса ракеты составляла 14,2 т, длина – 9,65 м, диаметр корпуса – 1,5 м. Масса головной части ракеты 650 кг, мощность 1 Мт, круговое вероятное отклонение – 1,3 км.
Ракетные шахты высотой 10,1 ми диаметром 1,7 м, выполненные равнопрочными с корпусом лодки, располагались в 4-ом и 5-ом отсеках. Для предотвращения аварий при поступлении компонентов жидкого топлива в шахту при разгерметизации ракеты имелись автоматизированные системы орошения, газового анализа и поддержания микроклимата в заданных параметрах.
Пуск ракеты выполнялся из затопленной шахты, только в подводном положении лодки, при волнении моря до 5 баллов. Первоначально стрельба производилась четырьмя последовательными четырехракетными залпами. Интервал между пусками в залпе составлял 8 с: расчеты показывали, что по мере отстрела ракет лодка должна постепенно всплывать и после старта четвертой ракеты залпа – выходить из допустимого «коридора» стартовых глубин. После каждого залпа требовалось приблизительно три минуты для того, чтобы вернуть корабль на исходную глубину. Между вторым и третьим залпами был необходим 20-35-минутный интервал для перекачки воды из цистерн кольцевого зазора в ракетные шахты, а также для дифферентовки корабля. Однако реальные стрельбы выявили возможность осуществления первого восьмиракетного залпа. Впервые в мире такой залп был выполнен 19 декабря 1969 г.
Величина сектора обстрела подводного крейсера проекта 667А составляла 20°, широта точки старта не должна была превышать 85°.
Торпедное вооружение лодки состояло из четырех носовых торпедных аппаратов калибром 533 мм, обеспечивающих максимальную глубину стрельбы до 100 м, а также двух носовых 400-мм ТА с предельной глубиной стрельбы 250 м. Торпедные аппараты оснащались системами быстрого заряжания и электродистанционного управления.
Лодки проекта 667А стали первыми ракетоносцами, получившими на вооружение переносные зенитные ракетные комплекса типа «Стрела», предназначенные для обороны корабля, находящегося в надводном положении, от низколетящих самолетов и вертолетов.