По сравнению с торпедной лодкой проекта 627 в конструкцию ракетного атомохода был внесен ряд серьезных изменений. В частности, для управления на больших скоростях использовались малые горизонтальные кормовые рули. Лодка получила малошумную и более живучую электрогидравлическую систему управления рулями. Предусматривалось продувание главного балласта воздухом низкого давления. Внедрялась автономная система пожаротушения в реакторном отсеке. Также применялась продольная система набора наружного корпуса, дававшая значительную экономию стали и значительные преимущества в сравнении с имеющейся на всех подводных лодках поперечной системой набора.

По сравнению с американским аналогом первый советский ракетный атомоход обладал более высокой скоростью подводного и надводного хода, увеличенной глубиной погружения, а также лучшей боевой живучестью, уступая американской ПЛАРБ по уровню скрытности, а также по возможностям информационных средств. Весьма существенно проигрывал проект 658 и по такому важнейшему показателю, как отношение массы ракетного вооружения к тоннажу корабля. Если на лодках типа «Джордж Вашингтон» на каждую тонну ракет «Поларис А-1» приходилось немногим более 30 т водоизмещения, то на советской ПЛ эта величина возрастала почти до 130 т.

Из-за требований обеспечения высокой мореходности в надводном положении и уменьшения заливаемости палубы надстройки во время предстартовой подготовки и пуска баллистических ракет в надводном положении, чему придавалось важное значение, пришлось отказаться от «торпедообразной» формы носовой оконечности лодки и вернуться к традиционным «корабельным» обводам. Поэтому подводные лодки проекта 658 имели заостренные обводы носовой оконечности.

Уже в ходе серийной постройки часть лодок получила шумопоглощающее покрытие наружной обшивки, выполненное из специальной резины и затруднявшее слежение за кораблем ГАС противника, работающих в активном режиме (подобные покрытия появились на советском флоте впервые в мире). Впрочем, покрытие первого поколения оказалось не очень прочным, и к началу 1970-х гг. почти все лодки проекта 658 остались «ободранными».

АПЛ проекта 658 имела 14 бескингстонных цистерн главного балласта (ЦГБ), роль средней группы играли ЦГБ № 5, 6, 7 и 9. Продувание ЦГБ производилось воздухом высокого давления, а концевых групп помимо воздуха — еще и отработанными газами дизель-генераторов. Большие объемы цистерн потребовали разработки новой конструкции клапанов вентиляции.

Ожидавшиеся большие подводные скорости подводной лодки и предположения, что уже при малых углах перекладки рулей может быть превышен допустимый дифферент лодки, привели к установке двух пар кормовых горизонтальных рулей: малых (МКГР) для больших скоростей и больших (БКГР) для скоростей до 14— 16 узлов.

Подводная лодка проекта 658.