Первый пуск Р-31 с борта К-140 состоялся 26 декабря 1976 г. из акватории Белого моря. Во время испытаний лодки были проведены две стрельбы на максимальную дальность (более 4000 км). Для этого лодке пришлось идти к северной оконечности Новой Земли и оттуда с параллели 77° северный широты стрелять по боевому полю «Кура» на Камчатке.
В заключении Командующего СФ, датированным 14 сентября 1979 г., комплексу Д-11 давалась следующая характеристика: «Испытания в целом показали хорошие эксплуатационные качества, высокую скорострельность при малом времени подготовки, безопасность использования и простоту обслуживания, принятие комплекса… позволит расширить боевые возможности ракетных подводных крейсеров стратегического назначения пр.667А, продолжить ознакомление опыта эксплуатации твердотопливных баллистических ракет с целью его использования при дальнейшем проектировании перспективных ракетных комплексов». Собственно, «накоплением опыта» все и ограничилось: модернизированная лодка К-140 осталось единственной в своем роде, так и не став прототипом для переоборудования других кораблей 667-го проекта. Комплекс Д-11 в 1979 г. был принят в опытную эксплуатацию, продолжавшуюся в течении 10 лет. На Западе лодка проекта 667АМ получила обозначение Yankee II.
Промышленность выпустила, в общей сложности, 36 серийных ракет Р-31, 20 из которых были израсходованы в процессе испытаний и практических стрельб. В середине 1990 года вышел приказ МО об утилизации всех ракет этого типа (как находящихся на борту лодки, так и на складах) методом отстрела. Пуски продолжались с 17 сентября по 1 декабря 1990 г., все они прошли успешно, лишний раз продемонстрировав высокую надежность отечественного оружия. А 17 декабря 1990 г. К-140 отправилась в Северодвинск для разделки на металл…
В 1969-1971 гг. в ЦКБ «Волна» под руководством С.М. Бавилина велись работы по созданию новой атомной подводной лодки с 16 ракетами Р-31, однако дальнейшего развития это направление не получило: в начале 70-х годов ВМФ, несмотря на очевидные эксплуатационные преимущества твердотопливных ракет, отдали предпочтение ПЛАРБ с более мощными и дальнобойными жидкостными межконтинентальными ракетами.
Планом военного кораблестроения на 1969-1980 гг. предусматривалось создание устойчивой стратегической ракетно-ядерной подводной системы с оружием большой дальности, дополняющей межконтинентальные баллистические ракеты наземного базирования, составляющие в то время основу ракетно-ядерного арсенала страны. Это решение было, в значительной мере, обусловлено созданием в США мощной системы гидроакустического обнаружения советских подводных лодок на путях их перехода. В состав системы «Сосус» входила система гидроакустических антенн, расположенных под водой вдоль североамериканского побережья, а также средств автоматизированной обработки сигналов шумопеленгования на береговых вычислительных центрах. Возникала крайне неприятная ситуация, когда каждая подводная лодка, выходившая в Атлантику, могла оказаться в зоне действия американской системы подводного наблюдения, зафиксирована и передана для дальнейшего сопровождения маневренным противолодочным силам. Все это создавало нашим подводным силам серьезные проблемы. Решение их было возможно как за счет снижения шумности подводных атомоходов, так и в результате изменения районов боевого патрулирования.
В рамках программы военного кораблестроения намечалось строительство новых атомных подводных ракетоносцев, являющихся дальнейшим развитием подводных лодок 2- го поколения 667-го проекта.
Следует отметить, что в отличие от Советского Союза, делавшего акцент на строительство новых ракетных лодок, американский флот приступил к глубокой модернизации ранее построенных подводных лодок типа «Лафайетт» (31 корабль этого типа вступил в строй в 1963-1967 гг.). Лодки ВМС США получали на вооружение новый ракетный комплекс «Посейдон»С-3 с ракетами, оснащенными разделяющейся головной частью с боевыми блоками индивидуального наведения. В то же время дальность пуска новых ракет по сравнению с БР «Поларис»А-3 возросла незначительно (с 4600 до 4600-5600 км), что практически не привело к изменению районов боевого патрулирования американских ПЛАРБ. Первый из американских ракетоносцев, переоснащенных «Посейдонами» – SSBN-627 «Джеймс Медисон» – вошел в строй 28 июня 1970 г., последний, 31-й по счету (SSBN-659 «Вилл Роджерс») – 8 февраля 1974 г.