Как и на атомоходах 1-го поколения, на новой лодке было решено применить двухреакторную энергетическую установку, полностью удовлетворяющую требованиям надежности. Была создана компактная паропроизводящая установка с высокими удельными показателями, почти вдвое превышающими соответствующие параметры предшествующих энергетических установок.
«В виде исключения» Главком ВМФ С.Г. Горшков дал согласие использовать в проекте 671 один гребной вал, что позволило уменьшить водоизмещение и шумность. За счет перехода на одновальную схему обеспечивалось получение значительно более высоких, чем у зарубежных аналогов, подводных скоростей.
Реализация одновальной схемы позволила разместить в одном отсеке главный турбозубчатый агрегат и оба автономных турбогенератора со всем сопутствующим оборудованием. Это обеспечило уменьшение относительной длины корпуса лодки. Т. н. адмиралтейский коэффициент, характеризующий эффективность использования мощности силовой установки корабля, превзошел аналогичный показатель АПЛ проекта 627 примерно в два раза и фактически сравнялся с коэффициентом американских АПЛ типа «Скипджек». В конструкции прочного корпуса было решено применить новую сталь марки АК-29, что позволяло увеличить глубину погружения.
В отличие от АПЛ 1-го поколения, новый корабль было решено оснастить автономными (а не навешенными на ГТЗА) турбогенераторами, что повышало надежность работы электроэнергетической системы.
Согласно первоначальным проектным проработкам, торпедные аппараты планировалось сдвинуть к центру корабля, как на американских АПЛ типа «Трешер», расположив их под углом к диаметральной плоскости АПЛ. Однако в дальнейшем выяснилось, что при подобной компоновке скорость подводной лодки в момент торпедной стрельбы не должна была превышать 11 узлов (что оказалось неприемлемым по тактическим соображениям: в отличие от американских АПЛ типа «Трешер», советская лодка предназначалась для борьбы не только с подводными лодками, но и крупными надводными кораблями противника). Кроме того, при «американской» компоновке серьезно осложнялись торпедопогрузочные работы, и становилось полностью невозможным пополнение боекомплекта в море. В результате торпедные аппараты на АПЛ 671-го проекта было решено установить в носовой части корабля, над антенной ГАС.
В 1960 году ленинградский Адмиралтейский завод приступил к подготовке строительства серии новых торпедных атомоходов. Акт о приемке в состав ВМФ СССР головной лодки 671 – го проекта – К-38 (заводской номер «600»)- председатель правительственной комиссии Герой Советского Союза Г.И. Щедрин подписал 5 ноября 1967 г. В дальнейшем в Ленинграде было построено еще 14 АПЛ данного типа. Три корабля (К-314, К-454 и К-469) были достроены по измененному проекту. Отличие заключалось в оснащении их, помимо традиционных торпед, и ракето-торпедным комплексом «Вьюга», принятым на вооружение 4 августа 1969 г. Ракето-торпеда обеспечивала поражение подводных, надводных и береговых целей ядерным зарядом на дальностях 10- 40 км. Ее пуск выполнялся из стандартных 533-мм торпедных аппаратов с глубины до 50-60 м.
| Номер и название лодки | Закладка | Спуск на воду | Вступление встрой |
| К-38 | 12.04.63 | 28.07.66 | 05.11.67 |
| К-369 | 31.01.64 | 22.1267 | 06.11.68 |
| К-147 | 16.09.64 | 17.06.68 | 25.1268 |
| К-53 | 16.12.64 | 15.03.69 | 30.09.69 |
| К-306 | 20.03.68 | 04.06.69 | 04.12.69 |
| К-323 «50 лет СССР» | 05.07.68 | 14.03.70 | 29.10.70 |
| К-370 | 19.04.69 | 26.06.70 | 04.1270 |
| К-438 | 13.0669 | 23.03.71 | 15.10.71 |
| К-367 | 14.04.70 | 0207.71 | 05.1271 |
| К-314 | 05.09.70 | 28.03.72 | 06.11.72 |
| К-398 | 22 04.71 | 02.08.72 | 15.1272 |
| К-454 | 16.08.72 | 05.05.73 | 30.09.73 |
| К-462 | 03.07.72 | 01.09.73 | 30.1273 |
| К-469 | 05.09.73 | 10.06.74 | 30.09.74 |
| К-481 | 27.09.73 | 08.09.74 | 27.1274 |
Двухкорпусная подводная лодка с характерным «лимузинным» ограждением выдвижных устройств имела прочный корпус, выполненный из высокопрочной стали АК-29, толщина листов которой достигала 35 мм. Внутренние плоские переборки были рассчитаны на давление 10 кгс/см² . Корпус корабля делился на семь водонепроницаемых отсеков:
1-й – торпедный, аккумуляторный и жилой;
2-й – центральный пост, провизионные и вспомогательные механизмы;
3-й – реакторный;
4-й – турбинный (в нем же размещены и автономные турбоагрегаты);
5-й – электротехнический и вспо-
могательных механизмов (в нем же находился и санблок);
6-й – жилой и дизель-генераторный;
7-й – рулевой (здесь же расположены гребные электродвигатели и камбуз).
Конструкция легкого корпуса, носовая часть надстройки, вертикальное и горизонтальное оперение были выполнены из маломагнитной стали. Ограждение выдвижных устройств рубки, а также средняя и кормовая части надстройки изготавливались из алюминиевого сплава, а крупногабаритный обтекатель антенны гидроакустического комплекса и рули – из титановых сплавов. Для лодки проекта 671 (а также ее дальнейших модификаций) была характерна тщательная отделка обводов наружного корпуса.
Балластные цистерны имели кингстонную (а не шпигатную, как на всех предыдущих советских ПЛ послевоенных проектов) конструкцию.
Корабль получил систему кондиционирования и очистки воздуха, люминесцентное освещение, а также более удобную (по сравнению с атомоходами 1-го поколения) планировку кают и кубриков, современное санитарно-бытовое оборудование.
