1952年9月9日，作为对美国核潜艇研制计划的回应，苏联部长会议通过决议，决定着手研制本国第一艘核潜艇——K-3号艇（627型鲸级，北约称为十一月级）。根据任务分工，潜艇由以В.Н.佩列古多夫为总设计师的第143特种设计局（今圣彼得堡“孔雀石”海洋机械制.造设计局）设计，核动力装置由Н.А.多列扎尔院士领导的全苏工业机器制.造科学研究设计院（即第8研究院，后改称“动力技术科学研究设计院”）设计，整个计划由苏联科学院原子能研究所所长А.П.亚历山德罗夫院士领导。共有135家科研单位和企业参加了苏联第一艘核潜艇及其核动力装置的设计和研制工作，其中包括20个设计局，35个研究所和约80家工厂。
627A型鱼雷核潜艇
　　第143特种设计局于1953年3月前完成了K-3号艇的初步草图设计，1953年3月至1954年5月完成了草图设计和技术设计。1954年6月，第402造船厂（今北方机器制.造厂）在严格保密的情况下开始建造苏联第一艘核潜艇。与此同时，由2座BM-A型压水堆组成的核动力装置地面原型也在奥布宁斯克开始建造。K-3号艇铺设龙骨仪式于1955年9月24日举行，潜艇于1957年8月9日下水，1958年12月交付海军。1962年7月，K-3号艇远航北极，返回后全艇人员受到赫鲁晓夫等国家领导人的接见。1962年10月9日，K-3号艇被命名为“列宁共青团”号。K-3号艇水下最大航速可达30节，最大潜深为300米，核动力装置最大功率35000马力，性能优于美国第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号。

658型H-1子型（北约称为旅馆级）弹道导弹核潜艇
与对使用核动力持谨慎态度和对潜艇及其核动力装置采取多型号、小批量生产方式的美国不同，急于赶超美国的苏联还在尚未得到第一艘核潜艇及其动力装置的最终试验结果之前，就展开了第一代核潜艇的多型号、大批量建造工作。从1959年到1967年，先后有12艘627A型鱼雷核潜艇、8艘658型弹道导弹核潜艇（北约称为旅馆级）、5艘659型巡航导弹核潜艇（北约称为回声-Ⅰ级）、29艘675型巡航导弹核潜艇（北约称为回声-Ⅱ级）建成服役。

659型（北约称为回声-Ⅰ级）巡航导弹核潜艇因导弹不能攻击活动目标的原因最终全部被改装为普通的659T型核动力攻击潜艇
　　其中658、659和675型艇均由第18中央设计局（今“红宝石”中央海洋技术装备设计局）设计。苏联第一代核潜艇均采用双壳体结构，有较大的储备浮力，均使用包括2座BM-A型反应堆的双轴核动力装置。但该动力装置特别是其蒸汽发生器的工作可靠性并不高，使用过程中事故不断，并造成了人员伤亡。因此，虽然苏联在60年代以前建造了一大批核潜艇，但它们在服役初期实际上还不具备作战能力，也正是因为这个原因，在古巴导弹危机中，苏联海军没有一艘核潜艇可以派到大西洋去执行任务。

675型（北约称为回声-Ⅱ级）巡航导弹核潜艇水面发射П-6反舰导弹
直到60年代初，苏联才完全解决了核动力装置工作可靠性不高的问题。但由于噪声大、电子设备和导弹武器性能落后，苏联第一代核潜艇到70年代前已经老化过时，因此苏联从60年代中期开始陆续将全部659型和部分658型艇改造为659T和658T型鱼雷核潜艇以及658C型通信潜艇。而658型弹道导弹核潜艇K-149号艇换装Д-9导弹发射系统和6枚P-29潜艇弹道导弹后，成为701型艇（北约称为旅馆-Ⅲ级）。后来，部分675型艇先后换装П-500“玄武岩”和П-1000“火山”导弹系统，成为675M型和675MKB型艇。

667А宽突鳕级（北约称为扬基-Ⅰ级）型弹道导弹核潜艇
　　苏联海军从1967年起开始装备更先进的第二代弹道导弹核潜艇——667А型宽突鳕级（北约称为扬基-Ⅰ级）。该级艇装备Д-5导弹发射系统和16枚Р-27潜射导弹，导弹系统布局与美国弹道导弹核潜艇相似，并保留了苏联国产核潜艇的双壳体结构特点。其ОК-700型第二代核动力装置包括2座ВМ-2-4压水堆，总热功率180兆瓦，总功率40000马力。首艇К-137号于1967年11月正式服役。至1974年共建成34艘。部分艇后来换装Д-5У导弹发射系统和Р-27У导弹后，被称为667АУ型。而К-140号艇于1977-1978年换装Д-11导弹发射系统和12枚苏联第一种固体燃料潜射弹道导弹Р-31后，被称为667АМ型艇（北约称为扬基-Ⅱ级）。

667Б型海鳝级（北约称为德尔塔-Ⅰ级）弹道导弹核潜艇

667БД型海鳝-M级（北约称为德尔塔-Ⅱ级）弹道导弹核潜艇

667БДР型鱿鱼级（北约称为德尔塔-Ⅲ级）弹道导弹核潜艇

667БДРМ海豚级（北约称为德尔塔-Ⅳ级）弹道导弹核潜艇

80年代，6艘941型鲨鱼级（亦称台风级）弹道导弹核潜艇的建成堪称苏联核潜艇制.造业的最后绝响。为了确保能在艇上部署Д-19导弹发射系统和20枚发射重量超过90吨的Р-39固体燃料潜射弹道导弹，“红宝石”设计局采用了独创的双体布局，双固壳对称布置，导弹发射井布置在两固壳之间，满载排水量达48000吨。为使这个庞然大物的水下航速达到28节，采用了有史以来在潜艇上使用过的功率最大的ОК-650型双轴核动力装置，它由2座ВМ-5压水堆组成，总热功率380兆瓦。
港口操作中的941型鲨鱼级（台风级）弹道导弹核潜艇

苏联第二代鱼雷核潜艇是“孔雀石”设计局设计的671型艇（梅花鲈级），其首艇К-38号于1967年服役。该型艇在保留双固壳结构的同时采用了水滴线型和ОК-300单轴核动力装置，后者包括2座ВМ-4反应堆，总功率144兆瓦。该型艇到1992年以前一直在建造，并在建造过程中不断进行完善，共建造671型15艘，671РТ型（鲑鱼级）7艘，671РТМ型（狗鱼级）21艘，671РТМК型5艘。从671РТ型开始装备650毫米鱼雷发射管，而671РТМ/РТМК型就技术水平而言实际上属于二代半。
671型梅花鲈级（北约称为维克多-Ⅰ级）鱼雷核潜艇

671РТМ/РТМК型狗鱼级（北约成为维克多-Ⅲ级）鱼雷核潜艇

70年代苏联展开了第三代多用途核潜艇的研制工作。在这期间，“孔雀石”设计局设计了971型钢结构艇（狗鱼-Б级），“天青石”设计局设计了945型钛结构艇（梭鱼级，北约称塞拉-I级）。两者的首艇——К-284“鲨鱼”号和К-239“鲤鱼”号均于1984年开始服役，两艇均装备ОК-650М01型单轴单堆核动力装置，采用功率为190兆瓦的ВМ-5型压水堆。量产艇则采用相同功率的ОК-9ВМ第三代核动力装置。到苏联解体前，共建造了5艘945型和25艘971型及其改型潜艇。苏联还有一种第三代核潜艇，即1983年服役的685型艇К-278号深水潜艇（后易名为“共青团员”号），该艇由“红宝石”设计局设计，采用钛制艇体，最大潜深达1000米。1989年4月，该艇失事沉没于巴伦支海。
945型梭鱼级（北约称为塞拉-I级）多用途核潜艇

失事的685型К-278号核潜艇

苏联还研制了采用液态金属（铅铋合金）载热体核反应堆的潜艇。1963年，645型鱼雷核潜艇К-27号加入苏联海军战斗序列，它实际上是换装了2座ВТ-1型液态金属载热体反应堆的627А型艇，动力装置总功率147兆瓦，但由于事故频发，于1968年5月终止试用。与此同时，“孔雀石”设计局设计了705型（天琴座级）小型高自动化快速反潜核潜艇。它采用钛结构艇体，ОК-550单轴单堆液态金属载热体核动力装置功率为155兆瓦。首艇К-64号于1970年服役，但两年之后其反应堆也发生了事故，以致6艘量产艇直到1977-1981年才全部建成，它们使用了БМ-40А液态金属载热体核动力装置，被称作705К型。由于这批潜艇可靠性较好，客观上造成苏联海军更加忽视了潜艇标准驻泊条件的完善，而这一点对于使用液态金属载热体核动力装置的舰艇尤为需要。
949А型核潜艇（北约成为奥斯卡级）