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La décision de construire un sous-marin à propulsion nucléaire fut prise par Staline le 12 septembre 1952. Celle-ci fut confirmée par le Comité Central du parti Communiste de l'URSS le 19 juillet 1955 et ce, en dépit de la profonde réforme de l'institution voulue par Nikita Khroutchev. Le nouveau commandant en chef de la marine soviétique, l'amiral Serguey Gorshkov, devait réduire le volume de la marine et réduire les effectifs. De nombreux navires furent alors désarmés ou même ferraillés en cours de construction. Le nouveau plan de construction navale adopté pour la période 1955/1964 devait s'orienter vers les sous-marins et les armes nouvelles. Le virage nucléaire était ainsi amorcé.

Le premier sous-marin à propulsion nucléaire fut ainsi mis sur cale le 24 septembre 1955 dans le chantier naval 402, qui deviendra par la suite le chantier Sevmash, le plus grand chantier naval de construction de sous-marins de la planète, à Molotosk, qui sera rebaptisé en 1957 Sévérodvinsk. Ce SSN, conçu par le bureau d'étude Malakhit, le K 3 du projet 627 Kit, type November pour l'OTAN, navigua pour la première fois sur propulsion nucléaire le 03 juillet 1958 et fut admis au service actif le 12 mars 1959, soit avec quatre ans de retard par rapport à l'USS Nautilus américain. Son premier commandant était le Capitaine de 2ème rang Ossipenko (Capitaine de Frégate). Ce sous-marin s'illustra particulièrement en faisant surface au pôle Nord le 17 juillet 1962, la première fois pour un bâtiment Soviétique. Mais là encore, les Etats Unis avaient devancé l'URSS et l'USS Skate avait devancé le K 3 de plus de 3 ans. En tout, 13 sous-marins du projet 627 furent construits et mis en service entre 1959 et 1963 auxquels s'ajoute le K 27, variante propulsée par réacteurs à métal liquide.

K 3 projet 627 KIT

Le comité Central du Parti décida également le 19 juillet 1955, de doter de missiles de croisière (dits également aérodynamiques) ou balistiques les nouveaux sous-marins à construire. Ces missiles pourraient aussi bien recevoir des charges militaires conventionnelles que nucléaires. Devant l'urgence de la situation, il fut demandé au bureau d'étude Rubin de concevoir un sous-marin nucléaire lanceur de missiles balistiques en reprenant la coque du projet 627 de Malakhit alors en construction. C'est ainsi que naquit le projet 658, Hotel pour l'OTAN, premier SSBN soviétique, dont le K 19 fut la première unité.

Le K 3 au pôle Nord (juillet 1962)

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