В 1959 году советский ВМФ получил первую ракетную подводную лодку специальной постройки проекта 629 с дизель-электрической энергетической установкой. В мае 1954 года Главное управление кораблестроения ВМФ выдало ЦКБ-16 тактико-техническое задание на разработку технического проекта ракетной подводной лодки. Оно предусматривало максимум унификации с торпедными ПЛ проекта 611 и более современной – проекта 641. Последняя и была взята в качестве базовой.
Эскизное проектирование, выполненное под руководством главного конструктора лодки Н.Н. Исанина выявило полную несостоятельность требований ТТЗ 1954, что особенно проявилось в разделе, посвященном ракетному вооружению. 11 января 1956 года было утверждено новое техническое задание на ПЛ и ракетный комплекс Д-2, содержавшее радикально переработанные требования.
Чтобы ускорить ввод в строй новых ракетных лодок, Исанин предложил проектировать субмарину под комплекс Д-1, но заложить возможности для дальнейшей модернизации под более мощные ракеты. Такой путь позволял не ждать результатов завершения испытаний ракетного вооружения, а развернуть работы немедленно. Предложение было принято.
Архитектура ПЛ проекта 629 отличалась рядом особенностей, обусловленных, в первую очередь, необходимостью разместить ракетные шахты в специальном отсеке. Для понижения центра тяжести и обеспечения положительной остойчивости лодки при всплытии, прочный корпус ракетного отсека впервые был выполнен в форме восьмерки, в виде двух пересекающихся на распорной платформе цилиндров. Длинное, высокое и широкое ограждение кроме прочной рубки и выдвижных устройств закрывало и верхние части шахт. Конструктивно ПЛ делилась на восемь отсеков.
Строительство двух головных лодок началось в 1957 году в Северодвинске и Комсомольске-на-Амуре. В конце 1958 года они были представлены на испытания. Одновременно развернулось серийное строительство ПЛ проекта 629. К началу 1960 года Северный флот получил пять ракетных лодок, а Тихоокеанский флот – две. Всего же их построили 22 единицы. До принятия на вооружение ракет Р-13, три лодки, сданные к тому времени, несли по три Р-11ФМ. Была построена одна лодка по проекту 629Б. Она создавалась и строилась в качестве опытовой для отработки новой ракетной техники и после вступления в строй входила в состав Северного флота.
К испытаниям ракеты Р-13 привлекалась лодка проекта 629. С ноября 1959 года по август 1960 года борта подводной лодки Б-92, входившей в состав Северного флота, выполнили 13 запусков (11 успешных), после чего 13 октября 1961 года ракета была принята на вооружение ВМФ.
С одной из лодок этого типа 20 октября 1961 года впервые на Новоземельском полигоне была запущена морская баллистическая ракета с термоядерным зарядом мегатонного класса.
Как и Р-11ФМ ракета Р-13 могла быть запущена только из надводного положения (время старта первой ракеты после всплытия составляло 4 минуты), что значительно снижало боевую ценность новых подводных лодок.
В июле 1962 года было принято решение модернизировать лодки с целью установки ракетного комплекса Д-4 с ракетами Р-21 (проект 629А). При разработке этого проекта исходили из необходимости максимального сокращения объема всех работ. Основные изменения коснулись четвертого отсека и междубортного пространства в районе этого отсека. Пришлось установить новые шахты. В кольцевом зазоре четвертого отсека установили балластные цистерны, предназначенные для удержания лодки на глубине в момент старта ракет.
Ракеты устанавливались в шахты в заправленном состоянии, где они могли находиться до трех месяцев. По истечении этого срока их необходимо было выгружать для проверки технического состояния. Стрельба производилась с глубины до 50 м, при волнении моря до 5 баллов и скорости подводной лодки до 4 узлов. Время между стартами первых двух ракет составляло около 5 минут.
Для обеспечения ракетной стрельбы использовались корабельные счетно-решающие приборы Ставрополь-1 и Изумруд-1, которые вырабатывали углы наведения бортовых гироприборов ракеты относительно плоскости стрельбы и плоскости горизонта. Навигационный комплекс Сигма применялся для выработки курса и определения скорости подводной лодки, автоматического определения текущего значения географических координат и выработки текущих значений углов бортовой и килевой качки.
