Разработка проекта 675 началась почти на три года позже, чем пр. 651, – по постановлению от 8 марта 1958 г. и, как уже отмечалось, велась исходя из предельно возможной унификации с пр. 659. Поэтому совместно с ВМФ было принято решение не тратить время на проектную документацию, обычно выпускаемую на ранней стадии разработки, а сразу приступить к подготовке технического проекта, взяв за основу вместо специально сформированного тактико-технического задания флота дополнение к ранее выданным моряками требованиям по пр. 659. Однако, как оказалось в дальнейшем, это решение не ускорило процесс проектирования лодки.
По результатам рассмотрения эскизного проекта было определено, что размещение значительного объема предназначенной для комплекса П-6 аппаратуры корабельной системы управления «Аргумент» при одновременном сохранении необходимых для применения П-5 стоек системы «Север» потребует увеличения диаметра прочного корпуса с 6,8 до 7,0 м, а водоизмещения – на 250 м 3 . При последующей коррекции проекта выяснилось, что, удлинив корпус на 2,8 м, можно разместить на лодке восемь контейнеров с ракетами вместо шести, установленных на кораблях пр. 659. Естественно, что такое предложение было «на ура» принято как заказчиком, так и руководством отрасли. Попутно решили применить новый гидроакустический комплекс «Керчь», в дальнейшем широко использовавшийся уже на лодках второго поколения. Кроме того, по сравнению с пр. 659 перекомпоновали отсеки, в поисках резервов весов и объемов сократив с четырех до двух число 400-мм торпедных аппаратов и их боезапас,оставив прежним торпедное вооружение нормального калибра – четыре аппарата без запасных торпед.
Нормальное водоизмещение по сравнению с пр. 659 увеличилось на 20%, достигнув 4415 м
Как уже отмечалось, первоначально комплекс П-6 предназначался для четырехракетной лодки пр. 651. При переходе к пр. 675 корабельная аппаратура ракетного комплекса заимствовалась от дизель-электрического аналога, в результате чего атомоход не мог произвести более чем четырехракетный залп. При основном варианте функционирования последующий залп мог быть осуществлен только после завершения процедуры целераспределения ракет первого залпа. В результате время пребывания лодки в надводном положении увеличивалось с 12-18 мин почти до получаса, что могло гибельным образом сказаться на ее судьбе. С учетом смертельной угрозы сама возможность проведения целераспределения ракет второго залпа по истечении столь длительного пребывания лодки на поверхности представлялась крайне маловероятной.
Куда меньшее практическое значение имела невозможность размещения в двух из восьми контейнеров стратегических ракет П-5, при том что в остальных контейнерах можно было устанавливать ракеты обоих типов. Смешанная комплектация была нецелесообразна как из-за внутренней противоречивости ставящихся перед лодкой боевых задач (либо атака кораблей противника в открытом море, либо движение к его берегам для удара по наземным целям), так и из-за ожидаемой низкой эффективности крылатых ракет при поражении наземных целей по сравнению с баллистическими ракетами. Кроме того, замена разъемов электрической связи с ракетами требовала многосуточных работ. В конечном счете через пару лет после вступления первых лодок пр. 675 в строй ракеты П-5 вообще начали снимать с вооружения. Как говорилось, «нет человека – нет проблемы…»
Декларированная преемственность с пр. 659 определила решение сооружать головной корабль на заводе №199 в Комсомол ьске-на-Амуре, где уже достраивались первые лодки предшествующего проекта. Однако, как и ранее, решающим образом сказалась негативная специфика дальневосточного строительства. Фактически головной лодкой стала северодвинская К-166, заводской номер 530, которая была заложена 30 мая 1961 г., а спущена на воду 6 сентября следующего года. Государственные испытания, начатые 11 июня 1963 г., на первом этапе стрельбы прошли неудачно: лишь одна из пяти запущенных ракет попала в цель. На двух ракетах отказала система наведения, одна упала из-за отказа ускорителя, а еще одна самоликвидировалась при отклонении от заданной трассы.
С другой стороны, выяснилось, что высокая надстройка способствовала достижению хорошей мореходности, обеспечивая пуск ракет при волнении до 5 баллов на скорости 8-10 узлов.